一种考虑能效电厂的多阶段输电网二层规划方法与流程

技术特征：

1.一种考虑能效电厂的多阶段输电网二层规划方法，用以获取输电网网络结构最优规划方案，其特征在于，包括以下步骤：

1)采用二层规划方法建立多阶段输电网二层规划模型，包括上层模型和下层模型，并分别确定上层模型和下层模型的目标函数和约束条件；

2)对初始的网架方案进行连通性校验，当网架方案连通时，保持多阶段输电网二层规划模型不变，当网架方案不连通时，对上层模型的目标函数施加惩罚数；

3)采用自适应遗传算法和原始-对偶内点法的混合算法求解多阶段输电网二层规划模型获取最优的网架方案。

2.根据权利要求1所述的一种考虑能效电厂的多阶段输电网二层规划方法，其特征在于，所述的上层模型以第t阶段的总投资成本净现值最小作为目标函数，以正常运行状态下的安全约束、N-1运行状态下的安全约束以及新建线路的回数约束为约束条件，则有：

上层模型的目标函数为：

$\begin{array}{cc}\min & F=\underset{t=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{{\left(1+r\right)}^{m\left(t-1\right)}}\[\underset{i,j\∈\mathrm{\Ω}}{\mathrm{\Σ}}{C}_{ij}^t{L}_{ij}{n}_{ij}^t+S_{fuel}^t+S_{eniv}^t+f^t\]+S_E\end{array}$

$m\left(t\right)=\underset{p=1}{\overset{t}{\Σ}}g\left(p\right)$

$S_{fuel}^t=C_{fuel}\underset{k=1}{\overset{N_G}{\Σ}}{P}_{Gk}^t{T}_h^t$

$S_{eniv}^t=\underset{\mathrm{\α}=1}{\overset{N_W}{\Σ}}{C}_{W\mathrm{\α}}{H}_{\mathrm{\α}}\underset{k=1}{\overset{N_G}{\Σ}}{P}_{Gk}^t{T}_h^t$

$S_E=C_E\underset{\mathrm{\β}=1}{\overset{N_E}{\Σ}}{P}_{E\mathrm{\β}}$

正常运行状态下的安全约束为：

N-1运行状态下的安全约束为：

新建线路的回数约束为：

$0\≤n_{ij}^t\≤{\stackrel{\‾}{n}}_{ij}^t$

其中，F为第t阶段规划的总投资成本净现值，为资金的折算系数，r为贴现率，T为阶段总数，m(t)为从第一阶段到第t阶段的总年数，g(p)为第p阶段包含的年数，为节点i到节点j的输电线路新建线路成本，C_ij为节点i到节点j的输电线路单位投资费用，L_ij为节点i到节点j的输电线路长度，n_ij为节点i到节点j的输电线路回数，Ω为节点集合，为常规电厂发电机组燃料成本，C_fuel为常规电厂发电机组燃料单位成本，为第k台发电机的出力，为第t阶段最大负荷利用小时数，N_G为常规电厂发电机组的总数，为常规电厂发电机组环境成本，N_W为污染气体种类总数，C_Wα为第α种污染气体的环境成本，H_α为单位发电量的第α种污染气体排放量，S_E为能效电厂投资成本，N_E为能效电厂的总数，C_E为能效电厂的单位投资成本，P_Eβ为第β个能效电厂的容量，f^t为下层模型产生的切负荷惩罚费用，为系统节点导纳矩阵，x_ij为线路电抗，为节点i到节点j的原有输电线路回数，为节点i到节点j输电线路上的总潮流，为节点i到节点j的单条回路容量上限，为正常运行状态下的切负荷量，为N-1运行状态下任一条线路退出运行时的切负荷量，上标∧表示线路N-1条件下的参数，为节点i的相角，为节点j的相角，为系统发电机的有功出力列向量，为能效电厂的有功出力列向量，为系统负荷列向量，θ^t为节点相角列向量，上标t表示第t阶段。

3.根据权利要求1所述的一种考虑能效电厂的多阶段输电网二层规划方法，其特征在于，所述的下层模型以第t阶段的切负荷惩罚费用最小为目标函数，以正常运行状态下的安全约束、N-1运行状态下的安全约束以及发电机机组出力约束为约束条件，则有：

下层模型的目标函数为：

$\begin{array}{cc}\min & f^t={\mathrm{\α}}^{\′}\underset{i\∈\mathrm{\Ω}}{\Σ}{P}_{Ri}^t+{\mathrm{\β}}^{\′}\underset{l\∈N_L^t}{\Σ}\underset{i\∈\mathrm{\Ω}}{\Σ}{{\hat{P}}^t}_{Rl,i}\end{array}$

正常运行状态下的安全约束为：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{i,j\∈\mathrm{\Ω}}{\mathrm{\Σ}}{B}_{0,ij}^t{\mathrm{\θ}}_{ij}^t=P_{Gi}^t+P_{Ei}^t-P_{Di}^t+P_{Ri}^t\\ 0\≤P_{Ri}^t\≤P_{Di}^t-P_{Ei}^t\\ \left|p_{ij}^t\right|\≤(n_{ij,0}^t+n_{ij}^t){\stackrel{\‾}{p}}_{ij}^t\end{array}\right.$

N-1运行状态下的安全约束为：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{i,j\∈\mathrm{\Ω}}{\mathrm{\Σ}}{\hat{B}}_{0,ij}^t{\widehat{\mathrm{\θ}}}_{ij}^t=P_{Gi}^t+P_{Ei}^t-P_{Di}^t+{\hat{P}}_{Rl,i}^t\\ 0\≤{\hat{P}}_{Rl,i}^t\≤P_{Di}^t-P_{Ei}^t\\ \left|{\hat{p}}_{ij}^t\right|\≤({\hat{n}}_{ij,0}^t+{\hat{n}}_{ij}^t){\stackrel{\‾}{p}}_{ij}^t\end{array}\right.$

发电机机组出力约束为：

${\underset{\‾}{P}}_{Gk}^t\≤P_{Gk}^t\≤{\stackrel{\‾}{P}}_{Gk}^t$

其中，f^t为第t阶段切负荷惩罚费用，为正常运行状态下的切负荷惩罚费用，为N-1运行状态下任一条线路退出运行时的总切负荷惩罚费用，α′为正常运行状态下的切负荷惩罚系数，β′为N-1运行状态下的切负荷惩罚系数，为输电线路的集合，Ω为节点集合，和分别为正常运行状态下和N-1运行状态下节点i的切负荷量，和分别为发电机组出力下、上限，为发电机组出力，上标∧表示线路N-1条件下的参数，为节点i和节点j之间的导纳，为节点i和节点j的相角差，为节点i的发电机有功出力，为节点i的能效电厂有功出力，为节点i负荷，为正常运行状态下节点i的切负荷量，为节点i和节点j之间线路的潮流有功功率，为节点i到节点j的原有输电线路回数，为节点i到节点j输电线路上的总潮流，为节点i到节点j的单条回路容量上限，为节点i到节点j的输电线路回数，上标t表示第t阶段。

4.根据权利要求2所述的一种考虑能效电厂的多阶段输电网二层规划方法，其特征在于，所述的步骤2)中，连通性校验的公式为：

其中，U为网络不连通时的惩罚数。

5.根据权利要求1所述的一种考虑能效电厂的多阶段输电网二层规划方法，其特征在于，所述的步骤3)中，采用自适应遗传算法对上层模型进行求解，采用原始-对偶内点法对下层模型进行求解。