[发明专利]基于相关机会二层规划模型的输电网规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种输电网扩展规划方法，特别涉及一种基于相关机会二层规划模型的输电网规划方法。

背景技术

由于输电网扩展规划中负荷、电源的变化很大，而在传统输电网规划模型中难以描述。为了弥补传统规划方法的不足, 考虑不确定性因素的影响, 增强所得规划方案的适应性和灵活性，不确定电网规划方法的研究日益受到国内外的广泛关注。目前常用的不确定性规划方法多针对对规划中的不确定因素的描述而形成的研究方法。

相关机会规划方法是一种新的随机规划方法，其主要思想是在不确定环境下最大化随机事件成立的机会从而给出最优决策，该法打破了可行集的概念，直接进入不确定环境，是使事件的机会函数在不确定环境下达到最优的一种优化理论。这种规划方法从本质上与确定性规划方法、期望值规划方法、机会约束规划方法截然不同。本发明分析了相关机会二层规划模型的特点，结合输电网规划问题，将其应用到了输电网规划建模中。

发明内容

本发明是针对传统规划方法不足的问题，提出了一种基于相关机会二层规划模型的输电网规划方法，将相关机会二层规划模型应用到输电网规划建模中，建立了新模型能实现在输电网规划网架建设，解决不确定环境下输电网规划的建模和求解问题。

本发明的技术方案为：一种基于相关机会二层规划模型的输电网规划方法，具体包括如下步骤：

1）建立输电网规划的相关机会二层规划模型：分上下两层规划模型，上层规划模型将输电系统在基本运行条件下和单故障运行条件下的系统切负荷小于设定给定值的概率最大作为约束；下层规划模型包含两个独立的子规划，第一个子规划为为正常运行条件约束，包含：发电有功出力约束、负荷节点有功负荷约束、有功功率平衡约束、线路有功潮流约束及阻塞收益约束，第二个子规划为在N-1运行下的系统切负荷总量小于给定值的概率最大化，其约束包含系统在N-1运行下的发电有功出力约束、负荷节点的切负荷量约束、潮流方程、线路潮流约束；

2）将上层决策向量设定为待架线路数目的整数向量，通过均匀随机选取的方法确定上层的输电规划网络试验解，在随机选择过程中随机数的选择必须满足上层约束；

3）对试验解进行连通性校验，对存在孤岛和独立小网的不连通网络进行随机连通性修正，使随机产生的规划网络满足连通性条件；

4）设下层决策向量为发电节点出力、负荷节点切负荷量，设下层状态向量为节点相角，利用原始-对偶内点法求解计算下层规划；

5）将下层规划的结果返回给上层目标，得到上层目标值并将其作为个体目标值；

6）利用改进遗传算法和原始-对偶内点法组合算法，对规划模型进行迭代求解：首先，按照步骤2）和步骤3）随机产生20N个试验解，组成遗传算法的原始种群，其中N为种群个体数目；然后按照步骤4）、5）得到原始种群的个体目标值，按照个体目标值由小到大选择前N个个体组成初始种群；对初始种群执行选择、交叉、逆转、变异、补算操作，产生优化种群；按照步骤4）、5）、计算优化种群的个体目标值；再次执行选择、交叉、逆转、变异、补算操作，产生优化种群；依次重复，直到满足最大迭代次数为止；最后输出输电网规划模型的最优解。

所述步骤4）计算下层规划包括设下层决策向量为发电节点出力、负荷节点切负荷量，设下层状态向量为节点相角，利用原始-对偶内点法求解计算下层第一子规划目标函数，得到系统运行的社会收益，并计算得到上层目标函数的输电网运行利益；还包括设下层决策向量为发电节点出力、负荷节点切负荷量，设下层状态向量为节点相角，模拟网络处于单故障运行状态，即依次断开网络中的每条线路，得到单故障运行方式集，依次计算单故障运行方式下，利用原始对偶内点算法求解第二子规划每种故障方式下的系统切负荷量，最后统计在单故障方式集下的系统切负荷总量，计算切负荷总量小于给定值的实现概率。

所述步骤1）中上层规划模型为：

 ，

其中 的函数表达式为：

   ， 

年投资成本表达式为：            

  ，

为输电网投资回报率，R为理想定值，为切负荷总量小于给定值的实现概率，为输电网年运行利益；为待架线路l的投资单价；为待架线路l的架设条数；为投资回收期；为待架线路集合，为输电网年投资成本，上层约束条件为：，为为新架线路l的最大架设条数。