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【精彩论文】考虑风电和负荷不确定性的输电网多目标柔性规划
观点凝练
摘要：风电大规模集中并网使输电网中电源出力的不确定性显著增强，并且当前考虑风电和负荷不确定性的输电网规划模型大多采用直流潮流，规划结果的准确性有待提高。以交流潮流为基础，构建了考虑风电和负荷不确定性的输电网多目标柔性规划双层模型。上层模型是以建设投资等年值费用、年网损费用和运行效率为目标的输电网多目标规划模型，采用带精英策略的非支配排序遗传算法求解，并将帕累托最优规划方案集合传递给下层；下层模型是以弃风和切负荷量最小为目标的多场景校验模型，用来校验帕累托最优规划方案集合对于风电和负荷不确定性的承受能力，根据下层模型的弃风和切负荷期望值修改上层模型的约束条件，从而将风电和负荷不确定性的影响传递给上层模型。对下层模型的交流潮流约束进行二阶锥松弛，将非线性且非凸的规划模型转化为具有凸可行域的二阶锥规划模型，利用Cplex求解器进行高效求解。最后，用调整后的39节点系统验证了所提模型的有效性。
结论：当前考虑风电和负荷不确定性的输电网规划模型大多采用直流潮流，忽略了电压幅值变化和无功潮流分布，从而影响规划结果的准确性，本文基于交流潮流方程，构建了考虑风电和负荷不确定性的输电网多目标柔性规划双层模型。
上层输电网多目标规划模型考虑了建设投资等年值费用、年网损费用和运行效率目标，采用带精英策略的非支配排序遗传算法求解并将帕累托最优规划方案集合传递给下层；下层模型充分考虑了电源出力的不确定性和风电场间出力的相关性，利用风电和负荷历史数据，通过蒙特卡洛抽样和聚类生成描述风电和负荷不确定性的典型场景，并计算典型场景下的弃风和切负荷量最小值，以校验最优规划方案集合对于风电和负荷不确定性的承受能力。用下层模型的弃风和切负荷期望值修改上层模型的约束条件，上下层模型相互约束共同进化。
为了降低求解难度，对非线性且非凸的交流潮流方程进行二阶锥松弛，使复杂的非线性规划模型转化为具有凸可行域的二阶锥规划模型，求解效率显著提升。算例分析表明，与确定性模型相比，双层模型得到的规划方案牺牲一定的经济性，显著降低了多场景校验时系统的弃风和切负荷量，对风电和负荷不确定性波动具有更强的适应能力；风电渗透率影响分析后发现，本研究提出的双层多目标柔性规划模型对于风电渗透率的提高有很强的适应性，为风电大量并网背景下的输电网规划提供了新的思路。
引文信息
王娟娟, 王涛, 刘子菡, 等. 考虑风电和负荷不确定性的输电网多目标柔性规划[J]. 中国电力, 2022, 55(1): 168-177.WANG Juanjuan, WANG Tao, LIU Zihan, et al. Multi-objective flexible planning of transmission network considering wind power and load uncertainties[J]. Electric Power, 2022, 55(1): 168-177.往期回顾
审核：方彤
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