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图1 未来电网演化模型流程图
总的来说,模型逐阶段进行演化模拟直至达到设定年限。具体每一阶段的演化流程按如下步骤进行:
使用预测的负荷总量和能源总量修正区域a在阶段y中已存在的负荷节点和能源点的数据,并生成新的节点。
于是,区域a中负荷点j在第y?1阶段末期的负荷量为
与之相比,可利用能源量也随着开采的进行不断提升,但大型能源基地的兴建造成的能源量阶跃式增长也应当纳入考虑范围。
因此区域a中能源点i在y?1阶段末期的能源量为
除了原有的负荷点和能源点变化外,在电网的长期发展过程中还有可能出现新的负荷和能源点。在区域a的辖区内,按均匀分布随机确定新的负荷点和能源点,并分配剩余的负荷量和能源量。
2)判断是否需要进行电压等级的提升。文 献[19]中,主要通过负荷和能源密度来决定系统建设的变电站和发电厂电压等级。借鉴这一思路,可以一个区域内同一电压等级变电站的密度为判据来决定是否进行电压等级的提升。具体的阈值设定可以参考现有各电压等级的变电站典型规模及辐射半径。
3)进行该阶段的电源规划。借鉴文献[16],本文在研究这一问题时考虑了电力、电量、调峰及环保4种约束,即求解如下优化问题:
可以看到,式(4)—(7)分别代表了电力系统的电力、电量、调峰和环保约束。之所以采用了2组决策变量,原因是:如对环保约束而言,火电厂处于一个较低的投运出力下反而有可能降低污染量令环保约束得到满足,故而投运出力不一定越大越好。同理由于反调峰特性,当调峰约束不满足而环保约束尚有裕量时,可以降低新能源机组的投运出力以满足约束。
4)在完成电源规划后,进行输电网规划,此时将线路潮流约束考虑入内,即求解下述问题:
这里将电源和电网建设近似解耦考虑,一方 面是因为在实际规划过程中,电源规划的费用一 般要占80%以上[20-21],另一方面由于演化过程不 追求结果的最优性,而近似解耦能大大降低复 杂性。
由于电力流反映的是输电需求,而在不同技术条件下输电需求可以有相应的满足方式,如常规模式下远距离输电可能需要大量的输电线路建设,倘若高温超导能经济地被大规模运用,则相应的成本可被大幅压缩,从而改变电网格局。除此之外,如需求侧响应的发展也可能使得输电需求有不同的解决方案。第2节将对前沿技术进行简化建模。
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