高压输电网络规划设计设计外文翻译本科毕业论文.docx

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1、高压输电网络规划设计设计外文翻译本科毕业论文 基于微电网的合作生成和优化在电力系统的输电规 划 阿明候达恩，会员，IEEE院士，IEEE和穆罕默德沙黑得朴 摘要 本文提出了一种算法，微电网作为一种替代的生成和优化规划在电力系统输电扩建规划。该微电网配电系统中的整合将提供一个分散控制当地资源，以满足网络本地负载所需的可靠性和电能质量。我们的目标本文中，以尽量减少系统的总的规划成本包括当地的微型电网，投资和运行费用大型发电机组的合作，优化规划和传输线，和缺电的预期成本。服务器提供服务的成本能反映负载脱落的成本，这是添加出于可靠性的考虑目标函数。微电网基于联合优化规划问题分解成一规划的问题，每年的可

2、靠性子问题。的最优整数规划决策规划问题计算检查对系统的可靠性限制，在子问题规划决策都会被修订，使用适当的可行性被侵犯如果每年的可靠性限制削减。数值模拟证明的有效性的建议是基于微电网合作在电力系统优化规划和探索微电网规划的经济性和可靠性的优点相比基于网格的生成和传输升级。 年度的可靠性，优化传输和发电规划，微电网，电力系统扩展计划。 命名规则 指标： b 负载块指数 h 期间指数 i 机组指数 l 传输线的指数 m 指数巴士 q 微电网指数 s 标方案 t 年的指数 指数计算变量 集： CG 候选人产生单位设置 CL 集的候选传输线 EG 原有机组的设置 EL 现有的输电线路的设置 设置连接到总

3、线的组件 N m 参数： B 巴士线的发病率矩阵 CC 资本成本 d 折现率 D 高压母线负荷需求 DT 持续时间 M 大型积极常数 NQ 微电网设施的最大数量 PD 微电网负荷需求 p T几率 T 一批多年从事规划地平线 试运行一年 T c o m UX 机组的应急状态 UY 输电线路的应急状态 VOLL价值丢失的负载 电抗线 目前价值价值系数 打捞因子 变量： C 总投资和运行成本 CR 缺电成本 EENS 预期能源不担任 LS 负载脱落 OC 营业成本 P 机组发电 PL 线流 PM 本地发电微电网 u 微电网的投资状态 y 线的投资状态 z 单位投资状态 系统负荷削减 电压相角 双变量

4、 2022年4月2日收到手稿，7月28日修订，2022年10月9日接受。当前版出版日期是2022年4月18日。这项工作是支持部分由美国能源部奖DE-FC2608NT02875。纸张没有。 TPWRS-00325-2022。 A. Khodaei是电气工程和计算机系，休斯顿，休斯顿大学，美国TX77004（电子邮箱：akhodaeicentral.uh。EDU）。 M.与RobertW Shahidehpour。高尔文电力创新中心，美国伊利诺理工大学，芝加哥，IL 60616 USA（电子邮件：MS IIT。EDU）。 数字对象标识符10.1109/TPWRS.2022.2224676 引言 微

5、电网产生，分配和调节流量当地的客户，相当于一个现代化的电力小规模电力系统，具有高度的灵活性和供需双方部门的效率1 - 5。从技术上讲，微电网系统与至少一个分布式能源资源（DER），一个需求可以孤岛其外主配电系统。在实践中，介绍了微电网以解决出现的大量的分布式能源配电系统中，以确保安全和最佳的操作可能孤岛电网. 微电网被视为一个可控聚合负载从实用的角度来看。每小时运行的微电网控制微电网的主控制器，而不是中央调度的效用。分布式能源微电网内的由常规发电厂的不同它们具有较小容量的，直接连接到微电网分销网络，并可以进行定制，以提供当地负载的要求6。 一个微电网的好处，包括提高了可靠性在当地的分销网络，通

6、过引入自愈，电能质量较高通过本地负载管理，减少碳排放能源来源多样化，通过降低TD成本，利用较少的经济运行昂贵的可再生能源，并提供能源效率响应实时市场价格7 - 10。 微电网的显着特点是它能够孤岛从上游交换机主电网点的共同点耦合（PCC）。可以引入经济孤岛以及可靠性的目的。在主网架干扰，微电网传输从电网连接的岛状消费者加载模式和可靠和不间断电源提供本地发电资源。微电网主控制器将提供最佳的操作维护频率和电压在允许范围内。孤岛将微电网与主电网一旦重新同步去除干扰的11 - 13。 微电网的替代传统的TD扩展可以减少规划总成本，提高了系统的可靠性与本地控制选项降低的可能性负载脱落。微电网提供了一个较

7、低的施工时间被视为可行的选择减少了传输拥堵新一代和大量投资时，传输设备没有着落14 - 18。 前电力系统规划研究调查代和输电网规划方法在一家垂直一体化的电力系统（一个集中的地方生成和传输进行扩展），以及一个以市场为基础的环境中（如建议的产生和传输扩展规划方案进行协调）19 - 29。然而，现有的规划方法没有考虑的电源微电网设施的影响系统扩展。 本文利用的联合优化方法的生成输电网规划也认为电源微电网安装在最合适的地点的系统。建议的做法认为短线操作结合的联合优化规划的约束发电和输电。建议基于微电网联合优化方法将模拟迭代和交互式规划之间的协调发电企业，传输公司，在竞争激烈的电力和ISO市场。 图1

8、典型的微电网架构（DG：分布式发电，ESS能源存储系统中，PCC：公共耦合点） 建议基于微电网的合作，优化规划是一个混合整数规划（MIP）的问题。最优性价比的可靠性被认为是一个客观的和可接受被建模为一个约束的可靠性水平。蒙特卡洛被施加到模拟模拟随机分量中断的和一个场景还原法的应用之间的权衡的计算时间和解的精度。随机在计算系统组件被认为是停电预计全年能源不提供（EENS）。 剩下的纸张安排如下：第二节讨论了微电网架构，并引入了微电网组件。第三部分提出了基于微电网规划模式，而第四部分提出的问题制定。第五节提出说明性的例子表明，该模式应用到一个标准的电源系统。探讨该模型的特点和结束语在第六节和第七节

9、。 二微网模型 图1描绘了一个典型的微电网配置，其中分布式能源被连接到负载通过低电压（LV）和中压（MV）的分销网络。 PCC断路器使微电网孤岛。促进分布式能源的整合双向的电力的配电网络中流动。 微电网可以相互连接，形成一个集群微电网。以这种方式，在每个微电网的负载供给从几个互连的微电网使用共同配送网络。相 互关联的微电网会取得更大的稳定性和可控性，以及增强的冗余， 以确保供应的可靠性。互连显着微电网降低了复杂性，在控制和操作数百个人的DERs。DERs无缝地控制电源，并提供所需的能量到本地负载互连。我们假设，分布式能源和负载进行协调，使得用于微电网代纯粹以满足微电网互连的加载或存储在不是专门

10、设计的储能在微电网系统。DERs不断供应主电网发电。由允许这种权力转移，电力系统可能会进一步依靠的DER一代代大型发电扩建计划。因此，微电网可控的负载被视为在这项研究并没有发电注入到主电网从互连的微电网。可能包括微电网一些具有可变生成的档案分布式能源，然而，在这研究中，我们假设微电网，分布式能源汇集在一个集群供给本地负载，其中，对应于一个微网更以每小时配置文件从可控负荷ISO的观点。间歇性分布式能源微电网内将需要额外的情景生成模型DER操作。我们假设拓展分销网络内在作为微电网群集的一部分，这不会是ISO的关注。 图2 建议基于微电网的合作，优化规划模型 三提出微电网的规划模型 图2描述了建议的

11、基于微电网的规划模型。我们假设候选微电网安装在指定的巴士通常情况下，在电网连接的模式操作。在一个主电网的干扰的情况下，然而，微电网会切换到孤岛模式，以满足 当地的用电负荷。投资在年度基础上进行了分析。一年分解到多个 期间和负荷持续曲线（最不发达国家）利用负载块，在每一个时期的数目和载荷块的持续时间被认为是一个折中建议规划的精度和计算负担模型。在每一个时期，每一个块中的负荷预测远景规划是满足系统的运行和扩展规划决策。 在图2的规划问题。共同优化的最小成本选择候选发电机组，输电线路，微型电网供电负荷预测和满足现行操作和规划限制。目标包括新的资源，机组和微电网的运营成本，而成本的投资成本和残值缺电。

12、 分解图2以协调作为优化的一部分，运行和规划约束的计划。分解会分开规划共同优化发电，输电和问题微电网，短线操作的子问题（检查传输网络的限制建议计划）经济运行子问题（找到最佳系统操作的基础上提出的计划）。如果可行性或最优性检查失败，适当的切割中产生的相应的子问题，并加入到下一个迭代发电，输电和微电网的优化。此迭代过程将继续下去，直到一个安全的和最佳的扩展规划解决方案的实现。 四 微电网为基础制定规划问题 A.规划问题 基于微电网的规划建议的目标问题是整个规划总成本最小化规划范围，如（1）中所示： t it t lt t qmt t t t i t i t m q t Min k C k C k

13、C k CR + （1） 在这里，()11/1t t k d -=+是目前值得价值系数。该目标包括相关的投资 和运行费用新的发电机组，输电线路，以及微电网，除了缺电的成本。我们的目标评估贴现成本，折扣率纳入成本目前价值成分。一更高的折扣率会影响投资作为候选人较高的投资成本变得逊色。服务器提供服务的成本能量在目标表示系统的经济性可靠性。 方程组（2） - （5）定义的成本中使用的术语的目的的功能。 （2）发电成本包括投资成本新机组和现有的运营成本安装单位。运营成 本包括燃料和维护成本。新的输电线路的投资成本由（3）表示。残值，即百分比包含在初始投资折旧，投资成本代表的货币价值，安装资源规划地平线

14、年底。是值得的资源规划的结束值系数地平线： ()()()()max max 11T it i i it i it i i it i bht i ibht h b t k C CC P z z t CC P z z t DT OC P k =- -+（2） ()()()() max max 11T lt l l lt lt l l lt l t l t t k C CC PL y y CC PL y y k -=- （3） ()()()()()() max max max max 1111T qmt qm qmt qmt qmt qm qmt qmt qm t qm t qm t qm t t

15、bht qm qmbht h b k C CC PM u PM u CC PM u PM u k DT OC PM -=-+t t t CR VOLL EENS = 候选产生单位和输电线路将一次规划，详细的工程设计委托，和建设工作已经完成。试运行单元的类型和大小依赖于时间（6） - （7）。一旦候选人产生单位或传输线安装后，它的投资状态将被固定在1对其余多年在规划地平线（8） - （9）： 0it z = i CG ? com t i T ? 0lt y = ,com l t l CL T ? ()1it i t z z - ,i t CG ? ()1lt l t y y - ,l t CL

16、? 一个微电网的投资和运行费用将取决于的大小和微网中使用的不同的分布式能源。微电网的投资成本被假定为一个线性函数其发电能力。获得的操作成本基于微电网发电调度。总规划微电网的成本的总和，其投资和经营成本减去残值（4）。 总线负载的供应是有限的相关微电网的发电能力（10） - （11）。微电网将无缝转移从电网连接到孤岛模式用于供给本地负载。要么提供微网发电（12）相关的微电网或负载存储在本地存储设施（而不是馈送主电网的负载）。微电网可能会受到进一步扩大（13）向当地负荷预测。微电网相互连接，形成集群，使在一个微电网可以提供所需的储备相互连接的微电网，分布式能源将无缝提供所需的能量，在互连的局部载荷

17、。在一个情况下，一个微网对其他未互连微电网，（10）将进行修改，以增加装机容量进一步考虑必要的旋转备 用： max ,qmt h b PM qmbht Max PD = ,q m t ? max qmbht qmt qmt PM PM u ,q m b h t ? ()0qmbht qmbht q PM PD - ,m b h t ? ()1qmt qm t u u - ,q m t ? （5）定义的缺电的成本获得根据EENS 和丢失的负载值（汇鸿）。 EENS 计算中的子问题，在每次迭代中添加的规划的问题。 EENS 在第一次迭代的基本情况系统的可靠性。 VOLL ，这是负载脱落价格补偿客户

18、，取决于几个因素，包括客户类型，用量和负载中断的持续时间和断电时间。 ，汇鸿对应较高降低甩负荷30，31。作为输入提供给被给VOLL 我们的模型。 建议合作优化扩展规划目标受当时操作的限制，如限制代，燃料，斜坡，排放等，和传输网络的限制32，33。直流电源流使用，其中假定电压相关的问题，将处理由微电网主控制器。其他细节上的分解规划问题被发现34 - 37。 B.周年可靠性的作用 一旦微电网优化规划决策主电网规划问题，新系统拓扑结构被发送到子问题来计算，每年EENS 。一年一度的可靠性计算负载块，期间小时，一年情景的制定（14） - （28）。 （14）的目标是最大限度地减少负载平衡缩减目的在系

19、统组件断电的情况下38。在每个系统总线结合方程（15）定义的负载均衡负载脱落变量。对偶变量，得到（16） - （18）代表的增量减少在负载缩减至于系统投资。对偶变量被用于产生供后续迭代的投资信号规划问题。现行的候选人产生单位容量限制的定义由式（19） - （20），分别约束现有的传输线路上的所施加的（21） - （22），而那些候选传输线（23） - （24）。该产生微电网（25）是有限的，而一个群集在有限的微电网（26）。 （27）是有限的负载脱落。参考总线的相位角被设置为零，由（28）式： ()8888m s bht mbht ibht qmbht mbht mbht m i N q Mi

20、n LS P PM LS D =+= m ? 8?it it it z z =? i CG ? 8?lt lt lt y y =? l CL ? 8?qmt qmt qmt u u =? q ? 8max 80ibht i ibht P P UX i EG ? 8max 80ibht i ibht it P P UX z i CG ? 8 8,lbht l m mbht l m PL B - 8 max 8lbht l lbht PL PL UY l EL ? ()()8 88.11lbht l m mbht l lbht lt m PL B M UY M y -+- l CL ? 8 max

21、 8lbht l lbht lt PL PL UY y l CL ? 8max 0qmbht qmt qmt PM PM u q ? ()880qmbht qmbht q PM PD - m ? 80mbht mbht LS PD m ? 0s mbht = Re m f = 在上述配方中，关于候选生成的约束单元，传输线，和微网包括相关联的二元变量确定在规划问题。应急的发电机组和输电线路的状态都包含在组约束。蒙特卡罗模拟被施加到模拟随机机组停机传输线39，40。此外，减少一个场景方法，采用为计算之间的权衡负担和建模精度。一个微电网停电将得到补偿，由相邻的微网而不是主电网。微电网系统计算的年度EENS 如 s s t bht bht h b s EENS pr DT = t ? EENS 限制如果被侵犯，可靠性约束（30） - （31）产生并增加规划问题，为促进新的发电机组，输电线路，投资微电网。 ()()()?s s s s t bht bht lt lt lt h b s s i CG s s s s lt lt lt qmt qmt qmt t s l CL s q m EENS pr DT pr y y pr y y pr u u =+-+-+-?