基于静态和动态安全风险的输电规划

输电规划是电力系统规划的重要组成部分,其任务是根据规划期间的电源和负荷增长情况,在现有的电网结构基础上,合理选择扩建线路以满足电力系统安全运行和经济性最优。随着全国联网、西电东送、南北互供工程建设步伐的加快,互联电网规模正日益扩大。我国计划在2010～2020年间建成安全可靠、满足电能传输和市场化运营的全国范围联合大电网,以推进大范围内的资源优化配置和社会效益最大化。合理的输电网结构是电力系统安全稳定和经济运行的基础,输电网扩展规划研究是一个重大和迫切的研究课题。本文工作从理论研究和工程应用出发,评述输电规划的现状,分析电力市场改革给输电规划带来的新问题。从优化问题的诸要素出发,归纳和总结现有的输电规划求解方法。指出输电规划在考虑经济性的同时,要以量化的指标来反映系统的安全风险水平,兼顾规划方案的经济性和安全性,对考虑系统安全风险的输电规划问题进行了较为系统的研究,针对系统注入功率确定和注入功率不确定的情况,分别建立了输电规划数学模型并提出寻优方法。 历史上多次大面积、长时间的停电引起人们对输电规划中的安全稳定问题的更大关注。输电规划方案既要有好的经济性,又要满足一定的静态和动态安全水平,需要用量化的指标加以反映。输电规划模型中一般按照固定的门槛值来定性判断功率、功角、电压和频率等的安全稳定性。一方面,由于不能正确地反映失稳的临界条件,故无法对安全稳定性进行量化;另一方面,由于很难量化由越限造成的损失,因此安全稳定性只能作为不等式约束出现在数学模型中,而不能以经济量出现在目标函数中。本文指出采用最优控制措施的费用来反映不安全现象的经济代价,进而根据故障概率就可以计算故障和系统的安全风险值,并加入目标函数,从而使规划方案的安全风险与投资费用具有可比性,输电规划问题的安全性与经济性统一在货币这个目标函数上,实现输电规划安全性和经济性之间的协调。 提高电网的安全性既可以通过扩展线路,也可以通过施加控制来实现。显然最优方案是将两者结合,对小概率的严重故障不一定单纯依靠增加线路的方法来保证安全性,从而达到兼顾经济性和安全性的目的。本文建立了考虑动态和静态安全风