一次能源网络 发电厂及输电线路的联合扩展规划分析-analysis on joint expansion planning of primary energy network power plants and transmission lines.docxVIP

目录第一章绪论11.1研究目的11.2国内外研究现状21.2.1包含化石燃料机组的电力系统扩展模型21.2.2考虑可再生能源的电力系统规划模型41.3本文的主要工作7第二章不包含可再生能源的电力系统扩展规划82.1火电机组、燃料传输线路、输电线路联合扩容规划模型82.1.1建模思路82.1.2模型完整形式102.2基于改进Benders分解算法的主从解耦模型的建立及求解152.2.1主从解耦问题思路152.2.2主从模型具体形式及含义162.2.3对位于新地理位置的电厂及其输电网络扩容的处理192.3完整主从解耦模型的求解过程202.4算例分析252.4.1不同负荷水平下本文方案的优化结果282.4.2与已有的线性规划模型结果对比分析312.4.3完整主从解耦算法的优点332.5本章小结34第三章计及可再生能源电力系统扩展规划353.1包含机会约束的电力系统联合扩容规划数学模型353.1.1建模思路353.1.2模型完整形式363.2考虑不确定性的改进Benders分解算法413.2.1不确定性因素的处理413.2.2结合蒙特卡洛抽样的Benders分解法求解步骤423.3算例分析463.3.1与随机类算法规划结果比较分析463.3.2针对不确定性的改进Benders分解算法的特点483.4本章小结48第四章结论与展望49参考文献51发表论文和科研情况说明56致谢57第一章绪论1.1研究目的能源是国民经济发展的物质基础。能源工业是先行工业。因此，能源的发展和国民经济的发展必须保持同步。在国民经济总体规划中，能源的发展既由国民经济发展所决定，同时对国民经济的发展也有促进和制约作用。能源规划是依据一定时期的国民经济和社会发展规划，预测相应的能源需求，从而对能源的结构、开发、生产、转换、使用和分配等各个环节做出的统筹安排。能源规划有多种不同的含义。但它通常被解释为一个地区、国家、区域甚至全球的能源系统的未来提供指导的长期政策的制定过程。能源规划往往在政府机构内进行，但也可能由大型能源公司如石油、电力和天然气生产商来执行。可能利用来自政府机构、当地公用事业、学术界和其他利益团体等利益相关者的投资来进行开展。能源规划通常采用综合方法，同时考虑能源供应和能源利用率在减少需求方面所产生的作用。然而，当前能源领域的这种趋势似乎将被扭转，这源于能源的消耗与生产对环境产生的影响受到了越来越多的关注，特别是来自全球气候变化的威胁，它主要是由全球能源系统排放的温室气体产生的。许多经济合作与发展组织（OECD）内的国家和美国的许多州正在抓紧规范自己的能源系统。比如说，许多国家和地区已经为CO2及其他温室气体设定了减排目标。鉴于目前的发展，可以看出，综合能源规划将会越来越重要。电能是最为重要的二次能源，因而，与电能相关的规划成为了整个能源规划的重点，其研究范围包括：燃料产地——燃料运输线路——发电机组——输电网络——负荷中心。其中，发电机组分类如图1-1所示。??风电机组?????发电机组?可再生能源机组???水电机组太阳能机组??燃煤机组???不可再生能源机组：火电机组?燃油机组?????图1-1发电机组分类燃气机组传统火电机组部分可控性较强，其出力模型可用确定的线性或非线性函数描述，便于采用确定性的优化手段进行处理；而可再生能源部分的风电机组和太阳能机组模型中包含大量不确定性因素，可控性较差，需要采用随机规划等手段进行处理（水电机组性质与火电机组类似，可进行类似进行处理）。以煤为代表的燃料基地到负荷是一个有机的整体。若这一整体的某一部分发展不平衡，必定导致相应的“阻塞问题”，如某些能源基地有大量的煤等一次能源，因没有一次能源的消耗能力，只能通过公路及铁路等外运给相应的火电厂，一方面增加了一次能源的运输成本，又给本已运力紧张的交通系统增加了新的压力；而有些火电厂，虽然有很多的发电能力及一次能源储备，但因没有足够的输电走廊，也只能白白地弃掉相应的巨大发电能力，出现了大量的“窝电”现象，有些电厂的发电能力只到装机容量的一半，造成了巨大的发电容量浪费。该问题在我们国家目前普遍比较严重。其根源是进行相应的电源及网络规划时，只从局部问题出发，比如只进行电源规划，或只进行交通，或网络规划，而忽略了整体协调发展的问题。因此，非常有必要把一次能源与二次能源及运输网络全面地结合起来，进行协调规划发展。1.2国内外研究现状1.2.1包含化石燃料机组的电力系统扩展模型目前，关于电源扩容、网络扩展及燃料运输规划方面的方法及策略大致可以分成以下三类：（1）不考虑燃料运输的独立电源扩容规划及独立网络扩容规划该类规划大多在规划年负荷增长的前提下，计及经济性、环保性、安全性等因素，分别单独确定新发电机组（或输电线路）的容量、位置（回数及位置）[1-7]；由于电源规划及网络规划是分别独