啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)電力規(guī)劃

啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

——《電力系統(tǒng)規(guī)劃》2024/1/4啟發(fā)式方法概念：以直觀分析為依據(jù)，通?；谙到y(tǒng)某一性能指標(biāo)對(duì)可行路徑上一些線路參數(shù)的靈敏度，根據(jù)一定的原則，逐步迭代指導(dǎo)滿足要求為止。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：直觀、靈活、計(jì)算時(shí)間短缺點(diǎn)：難以選擇既容易計(jì)算又能真正反映規(guī)劃問題實(shí)質(zhì)的性能指標(biāo)常用的啟發(fā)式方法：基于線路性能指標(biāo)（如線路過負(fù)荷）基于系統(tǒng)性能指標(biāo)（如系統(tǒng)年缺電量）計(jì)算過程：過負(fù)荷校驗(yàn)、靈敏度分析、方案形成過負(fù)荷校驗(yàn)必要性：輸送容量是否足夠，線路是否出現(xiàn)過負(fù)荷要求：1.要保證系統(tǒng)在正常情況下各線路不發(fā)生過負(fù)荷2保證在任意一條線路故障斷開的情況下各線路也不出現(xiàn)過負(fù)荷“N-1校驗(yàn)原則”——最常用的確定性安全要求，即電網(wǎng)中任一元件故障時(shí)仍能保持正常持續(xù)供電。網(wǎng)架規(guī)劃：Step1：在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，以費(fèi)用最小為原則，在合適支路上增建新線，使之滿足正常狀態(tài)的供電要求，該網(wǎng)絡(luò)稱為最小費(fèi)用網(wǎng)絡(luò)；Step2：在最小費(fèi)用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，恰當(dāng)增加一些線路使之滿足安全性要求。靈敏度分析必要性：

當(dāng)系統(tǒng)中有過負(fù)荷線路時(shí)，選擇最有效的線路來擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，以消除系統(tǒng)存在的過負(fù)荷?！坝行А薄冈摼€路單位投資所起的作用最大。但不同的規(guī)劃人員可能對(duì)線路“有效”有不同的理解，因而出現(xiàn)了不同的衡量標(biāo)準(zhǔn)，并且也產(chǎn)生了計(jì)算線路有效性指標(biāo)的不同方法。方案形成根據(jù)靈敏度分析對(duì)待選線路按照有效性指標(biāo)進(jìn)行排序——將最有效的一條或一組線路加入系統(tǒng)，逐步擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。——將有效線路的組合加入系統(tǒng)進(jìn)行試探，最后根據(jù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況的實(shí)際改善效果確定最佳接線方案的方法。啟發(fā)式方法評(píng)價(jià)：1.特點(diǎn)：逐步擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，2.缺點(diǎn)：但不能考慮各擴(kuò)建線路的相互影響。啟發(fā)式方法不能保證給出數(shù)學(xué)上的最優(yōu)解。滿足確定性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃前提：滿足安全性基于直流潮流的最小切負(fù)荷模型其中，N為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)集，R為節(jié)點(diǎn)切負(fù)荷量，

為支路傳輸功率極限值。

（6-15a）滿足確定性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃——最優(yōu)解時(shí)節(jié)點(diǎn)i負(fù)荷增加所引起的切負(fù)荷增量——節(jié)點(diǎn)i發(fā)電機(jī)容量增加引起的切負(fù)荷增量——支路i容量增加引起的切負(fù)荷增量。滿足確定性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃由于支路i線路擴(kuò)展時(shí)，支路容量

及電納發(fā)生變化——有兩類靈敏度系數(shù)支路容量

的靈敏度系數(shù)支路電納Bi的靈敏度系數(shù)靈敏度

可直接由模型中求出，但有缺點(diǎn)：1.對(duì)于初始節(jié)點(diǎn)間無線路連接的支路，難求出此值；2.一般線性規(guī)劃最優(yōu)解只有一部分線路在其極限上，因此只有這些線路才有非零乘子，而實(shí)際規(guī)劃問題許多可增加支路都對(duì)系統(tǒng)指標(biāo)有影響。滿足確定性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃滿足

N安全性

的規(guī)劃方案——迭代過程：求解最小切負(fù)荷模型。若無切負(fù)荷，轉(zhuǎn)4)；否則，計(jì)算各支路有效性指標(biāo)。選擇有效性指標(biāo)最大支路加一回線，轉(zhuǎn)1)。輸出網(wǎng)絡(luò)方案。滿足確定性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃滿足

N-1安全性

的規(guī)劃方案——迭代過程：模擬每一次N-1線路故障。每次故障后計(jì)算一次最小切負(fù)荷量及其相應(yīng)靈敏度。若無切負(fù)荷，轉(zhuǎn)4)。計(jì)算任一支路k有效性指標(biāo)的平均值：Mc——N-1故障數(shù)Eki——第i個(gè)N-1線路故障時(shí)支路k的有效性指標(biāo)將有效性指標(biāo)平均值最大的支路加一回線，轉(zhuǎn)1)。輸出結(jié)果。滿足概率性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)年缺電量期望值EENS是一個(gè)隨機(jī)變量首先隨機(jī)抽取發(fā)輸電設(shè)備（線路、變壓器、火電機(jī)組）有效度，得到大量電力系統(tǒng)狀態(tài)。然后，對(duì)于每一個(gè)隨機(jī)抽取的狀態(tài)，給定負(fù)荷水平，采用線性規(guī)劃技術(shù)確定負(fù)荷分配方案（嚴(yán)重時(shí)可切負(fù)荷），以使運(yùn)行及缺負(fù)荷總費(fèi)用最小，并滿足直流潮流方程及元件最大傳輸容量限制。最后，可得到系統(tǒng)年缺電量期望值指標(biāo)EENS及其相對(duì)線路參數(shù)的靈敏度指標(biāo)。滿足概率性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

——1.系統(tǒng)狀態(tài)的描述系統(tǒng)狀態(tài)取決于負(fù)荷、變壓器、發(fā)電機(jī)組及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)i：曲線段k的負(fù)荷為：——節(jié)點(diǎn)i峰值，——年負(fù)荷曲線系數(shù)。省略時(shí)段k，得出約束條件滿足概率性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

——1.系統(tǒng)狀態(tài)的描述發(fā)電機(jī)組——火電機(jī)組+水電機(jī)組節(jié)點(diǎn)i火電機(jī)組

j：水電廠=無法調(diào)節(jié)+可調(diào)節(jié)出力無法調(diào)節(jié)電廠，出力——來水量對(duì)于出力可調(diào)節(jié)電廠，出力——年水庫(kù)調(diào)度策略?！擃愲姀S出力

=

基本出力+附加出力

滿足概率性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

——1.系統(tǒng)狀態(tài)的描述——節(jié)點(diǎn)i可調(diào)節(jié)水電機(jī)組出力及最大允許出力，

——年度水庫(kù)基本出力及最大允許基本出力，

——節(jié)點(diǎn)i水電附加出力值。——節(jié)點(diǎn)i固定出力，——節(jié)點(diǎn)i所聯(lián)結(jié)的火電機(jī)組集。滿足概率性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

——1.系統(tǒng)狀態(tài)的描述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：節(jié)點(diǎn)集合及輸電元件集合元件表示：阻抗、不可用率、最大傳輸容量條件：給定的負(fù)荷水平、水文條件方法：對(duì)發(fā)電機(jī)組、輸電元件不可用度隨機(jī)抽樣結(jié)果：所有元件狀態(tài)組合在一起，得出大量系統(tǒng)狀態(tài)步驟：對(duì)每個(gè)元件，給定一個(gè)（0,1）隨機(jī)數(shù)>可用率——該元件可用<可用率——該元件不可用滿足概率性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

——2.單狀態(tài)負(fù)荷分配的計(jì)算過程前提：滿足潮流約束目標(biāo)：尋找一個(gè)負(fù)荷分配方案，使運(yùn)行及可靠性費(fèi)用最小過程：初步平衡電源與負(fù)荷：按照發(fā)電費(fèi)用由小到大的次序，依次投入不可調(diào)節(jié)水電廠，可調(diào)節(jié)水電廠基本出力、經(jīng)濟(jì)性好的火電廠及經(jīng)濟(jì)性較差的火電廠。計(jì)算潮流：電源與負(fù)荷平衡后，計(jì)算直流潮流，以確定相應(yīng)正?；蚓o急條件下網(wǎng)絡(luò)的潮流。滿足概率性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

——2.單狀態(tài)負(fù)荷分配的計(jì)算過程判斷是否需要進(jìn)行負(fù)荷分配調(diào)整：潮流計(jì)算后，可能出現(xiàn)兩種情況：一種是網(wǎng)絡(luò)無過負(fù)荷，那么上面負(fù)荷分配方案為最優(yōu)方案。在這種發(fā)輸電設(shè)備可用度狀態(tài)下，由于網(wǎng)絡(luò)限制而增加的運(yùn)行及可靠性費(fèi)用為0。另一種是一些回路過負(fù)荷，此時(shí)，為滿足整個(gè)網(wǎng)絡(luò)潮流約束，需要對(duì)可以調(diào)節(jié)的發(fā)電出力重新分配，若必要也可附加切負(fù)荷。執(zhí)行負(fù)荷分配調(diào)整：采用以運(yùn)行及可靠性費(fèi)用最小為目標(biāo)的線性優(yōu)化模型，計(jì)算新的負(fù)荷分配方案。滿足概率性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

——2.單狀態(tài)負(fù)荷分配的計(jì)算過程對(duì)于這個(gè)優(yōu)化模型，為減少程序計(jì)算時(shí)間，采用松弛算法以替代標(biāo)準(zhǔn)線性規(guī)劃算法。過程：A.若已驗(yàn)證有潮流過負(fù)荷，確定發(fā)電出力再分配和額外切負(fù)荷方案，以消除這些過負(fù)荷。

——采用對(duì)偶單純形算法，只考慮潮流等于或大于其傳輸容量的線路或變壓器潮流約束B.對(duì)于新的負(fù)荷分配方案，重新計(jì)算一次潮流，以驗(yàn)證是否有新的潮流約束不滿足。若沒有，最優(yōu)解已得到。否則，轉(zhuǎn)(A）。滿足概率性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

——2.單狀態(tài)負(fù)荷分配的計(jì)算過程假定正常及故障時(shí)網(wǎng)絡(luò)均是連通的，則負(fù)荷分配模型可表達(dá)為：滿足概率性安全準(zhǔn)則的啟發(fā)式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

——3.擴(kuò)建線路的選擇電納對(duì)運(yùn)行及可靠性費(fèi)用的靈敏度系數(shù)：