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随着智能电网建设的推进,电网规划所涉及的因素越来越多,一个强健、布局合理的电网结构对保证电力系统的经济性、安全稳定性、环境保护、应对突发事故和灾难的能力、支持大量可再生能源发电系统的接入等具有重要的作用。
本文对多目标输电网扩展规划问题进行了研究,通过考虑电网规划的经济性、环境影响、电网脆弱性评估以及适应大型风电场的接入,建立了相应的多目标规划模型,并利用基于Pareto最优的非支配排序差分进化算法进行求解。
本文的主要研究内容如下:
(1)对以经济性为单一目标的电力系统输电网扩展规划模型,采用基本差分进化算法及其改进算法进行求解。在保持基本差分进化算法结构简单的特点的基础上,改进的混合差分进化算法能够迸一步提高算法的全局寻优能力和收敛性能。通过算例的计算,并与遗传算法、粒子群算法、基本差分进化等算法相比较,表明了算法在求解电网规划问题上的可行性和优越性。
(2)在多目标输电网扩展规划模型中,综合考虑经济性、安全可靠性和环境影响因素。在多目标优化算法上,基于Pareto最优的多目标优化思路,构造非支配排序差分进化(NSDE)算法,该算法有机融合了Pareto快速非支配排序原理和差分进化操作,为求解多目标电网规划问题提供了一种较好的解决思路,能够有效协调各个优化目标。算例结果验证了方法的合理性和有效性,与基于精英保留策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行比较,NSDE算法的Pareto前沿在目标空间的分布特性更好,并且该算法在求解多目标电网规划的问题中是具有一定优越性。
(3)在智能电网背景下,电网规划需要保证电力系统安全稳定运行,降低大规模停电的风险,最大程度地保证电网的供电可靠性。在基于复杂网络理论进行电网结构脆弱评估的基础上,建立综合考虑经济性、环境影响因素以及电网脆弱性的多目标输电网扩展模型。模型中的电网脆弱性指标结合电力网络本身的拓扑结构和运行状态,衡量电网规划方案的网络输电能力以及网络对故障的耐受能力。对模型采用非支配排序差分进化算法(NSDE)进行求解,算例结果表明,本文所建立的多目标规划模型可以有效评估规划方案的网络脆弱性,对规划建设坚强的电网将具有一定的借鉴意义。
(4)对含有大型风电场的规划系统,在多目标输电网规划模型中考虑最大化风电并网容量。基于机会约束规划的方法构造计及风电和负荷不确定性因素影响的多目标输电网规划模型,采用蒙特卡洛法和非支配排序差分进化算法对该模型进行求解。算例结果表明,该方法能够为考虑不确定因素的多目标输电网规划问题提供了一种更为灵活的解决方法,在规划方案的优化目标和过负荷风险之间进行权衡,从而得到满足实际需要和决策者偏好的规划方案。