高比例可再生能源并网的输电网规划理论与方法

本书是国家重点研发计划项目“高比例可再生能源并网的电力系统规划与运行基础理论”课题2“考虑高比例可再生能源时空分布特性的交直流输电网多目标协同规划方法”的成果之一。全书共分10章。第1章为绪论，第2章为可再生能源发电出力建模与模拟，第3章为电力系统运行模拟，第4章和第5章分别讨论高比例可再生能源并网的输电网随机规划方法和鲁棒规划方法，第6章为网源协同规划方法，第7章为与配电网相协同的输电网规划方法，第8章为交直流输电网多目标规划方法，第9章为规划综合评估与决策，第10章为电力系统运行模拟与电气计算融合。本书可供从事电力系统运行、规划设计和科学研究的人员参考。

“智能电网技术与装备丛书”序
序一
序二
前言
第1章 绪论 1
1.1 输电网规划方法的发展历程 1
1.1.1 输电网规划建模因素 1
1.1.2 输电网规划基本模型及求解算法 5
1.2 高比例可再生能源特性 6
1.3 高比例可再生能源并网对输电网规划的影响 8
参考文献 10
第2章 可再生能源发电时序出力建模与模拟 13
2.1 风电出力建模方法 13
2.1.1 风电不确定性分析 14
2.1.2 风速与风电出力空间相关性分析 18
2.2 光伏出力建模方法 20
2.2.1 光伏出力模型 20
2.2.2 光伏电站确定性出力模型 22
2.2.3 光伏电站出力不确定性分析 23
2.2.4 光伏电站出力空间相关性分析 27
2.3 可再生能源发电时序出力模拟方法 29
2.3.1 风电场时序出力模拟方法 30
2.3.2 光伏电站时序出力模拟方法 33
2.4 应用结果与分析 35
2.4.1 风电场时序出力模拟 35
2.4.2 光伏电站时序出力模拟 38
参考文献 41
第3章 考虑高比例可再生能源、多源互补及网源协调的电力系统运行模拟 43
3.1 多种类型电源运行模拟模型 43
3.1.1 火电机组运行模拟模型 43
3.1.2 水电机组运行模拟模型 46
3.1.3 核电机组运行模拟模型 47
3.1.4 可再生能源电站运行模拟模型 48
3.1.5 光热机组运行模拟模型 49
3.1.6 储能电站运行模拟模型 51
3.2 考虑高比例可再生能源、多源互补及网源协调的运行模拟模型 52
3.2.1 目标函数 52
3.2.2 约束条件 55
3.3 考虑高比例可再生能源、多源互补及网源协调的运行模拟方法 59
3.4 应用结果与分析 64
参考文献 66
第4章 高比例可再生能源并网的输电网随机规划方法 68
4.1 输电网随机规划方法 68
4.1.1 基于多场景的可再生能源不确定性建模方法 68
4.1.2 输电网随机规划模型 70
4.2 Benders分解法 72
4.3 内嵌场景削减的输电网随机规划模型求解方法 76
4.4 应用结果与分析 80
参考文献 83
第5章 高比例可再生能源并网的输电网鲁棒规划方法 84
5.1 传统三层输电网鲁棒规划方法 84
5.1.1 目标函数 84
5.1.2 可再生能源出力不确定集 85
5.1.3 约束条件 86
5.1.4 双线性项的线性化方法 88
5.2 基于极限场景的输电网鲁棒规划模型 89
5.2.1 模型的转换 89
5.2.2 基于Benders分解的输电网两阶段规划模型求解方法 93
5.3 基于概率驱动的输电网鲁棒规划模型 94
5.3.1 可再生能源出力场景的概率不确定集 95
5.3.2 概率驱动的输电网鲁棒规划模型 97
5.3.3 概率驱动的输电网鲁棒规划模型求解方法 100
5.4 应用结果与分析 105
5.4.1 基于极限场景的输电网鲁棒规划模型算例分析 105
5.4.2 基于概率驱动的输电网鲁棒规划模型算例分析 107
参考文献 111
第6章 高比例可再生能源并网、交直流混联的网源协同规划方法 112
6.1 考虑高比例可再生能源并网、交直流混联的网源协同规划模型 112
6.1.1 目标函数 114
6.1.2 约束条件 115
6.2 网源协同规划模型的优化求解方法 121
6.2.1 遗传算法基本原理 121
6.2.2 梯度法基本原理 122
6.2.3 基于混合遗传梯度算法的网源协同规划求解方法 123
6.3 应用结果与分析 128
参考文献 131
第7章 高比例可再生能源并网与配电网相协同的输电网规划方法 132
7.1 与配电网相协同的输电网规划模型 132
7.1.1 输配电网结构划分 132
7.1.2 与配电网相协同的输电网规划建模 133
7.1.3 基于很优性条件的分解计算 139
7.2 输配电网分布式优化规划模型 143
7.2.1 分布式优化规划建模 143
7.2.2 基于分析目标级联的分布式优化算法 148
7.3 输配电网协调性指标 152
7.4 应用结果与分析 156
7.4.1 与配电网相协同的输电网规划结果与分析 156
7.4.2 输配电网分布式优化规划结果与分析 161
参考文献 164
第8章 高比例可再生能源并网的交直流输电网多目标规划方法 166
8.1 交直流输电网价值分析与建模 166
8.1.1 交直流输电网全寿命周期成本 166
8.1.2 交直流输电网综合效益 171
8.1.3 交直流输电网价值指标 173
8.2 交直流输电网风险分析与模型 174
8.2.1 不确定性因素建模 175
8.2.2 概率可用输电能力 177
8.2.3 最小切负荷费用悲观值 178
8.2.4 可再生能源弃能期望值 181
8.3 交直流输电网多目标规划方法 183
8.3.1 基于价值与风险的交直流输电网多目标规划模型 183
8.3.2 多目标规划模型求解算法 185
8.4 应用结果与分析 188
参考文献 190
第9章 交直流输电网规划综合评估与决策 192
9.1 高比例可再生能源并网对输电网规划综合评价的影响 192
9.2 考虑高比例可再生能源并网的输电网规划综合评价指标体系 194
9.2.1 指标体系的构建原则 194
9.2.2 指标体系的结构 194
9.2.3 指标体系的构成 195
9.2.4 评价指标的计算方法 195
9.3 基于综合权重法的输电网规划综合评价模型 205
9.3.1 基于综合权重法的输电网规划综合评价整体框架 205
9.3.2 输电网规划方案综合评价具体流程 208
9.3.3 综合评价的雷达图法 216
9.4 基于突变级数法的输电网规划综合评价模型 218
9.4.1 突变级数法的评价原理 218
9.4.2 基于突变级数法的输电网规划综合评价流程 220
9.5 测试结果与分析 221
9.5.1 基于综合权重法的Garver-6系统规划综合评价 221
9.5.2 基于突变级数法的Garver-6系统规划综合评价 224
9.6 应用结果与分析 225
参考文献 229
第10章 电力系统运行模拟与电气计算融合 231
10.1 基于CIM/E的多来源规划数据融合模型 231
10.2 基于时序运行模拟结果的潮流数据自动生成技术 233
10.2.1 算法整体概述 233
10.2.2 目标潮流数据与历史方式数据的匹配 234
10.2.3 潮流数据生成技术 235
10.3 大规模交直流电网病态潮流收敛性方法 236
10.3.1 不合理潮流参数辨识方法 237
10.3.2 基于最小化潮流模型的潮流收敛性调整方法 241
10.4 电力系统运行模拟与电气计算融合的可视化方法 252
10.5 应用结果与分析 253
参考文献 257
附录1：Garver-6算例系统参数 258
附录2：HRP-38算例系统参数 259