含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案優(yōu)選的區(qū)間熵方法

肖 雪，林振智，文福拴，李繼紅

（1．浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州 310027；2.網(wǎng)新創(chuàng)新研究開發(fā)有限公司，杭州 310007；3．浙江省電力公司，杭州 310007）

含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案優(yōu)選的區(qū)間熵方法

肖 雪1，2，林振智1，2，文福拴1，2，李繼紅3

（1．浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州 310027；2.網(wǎng)新創(chuàng)新研究開發(fā)有限公司，杭州 310007；3．浙江省電力公司，杭州 310007）

針對風(fēng)電場選址和規(guī)模已經(jīng)確定的情況下，該文就如何對相關(guān)的輸電系統(tǒng)候選規(guī)劃方案進(jìn)行綜合優(yōu)選開展了系統(tǒng)的研究。輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案優(yōu)選是一個包含不確定性因素的多目標(biāo)決策問題。為實(shí)現(xiàn)對規(guī)劃方案的全面評估，在選取評價指標(biāo)時，除了考慮輸電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與安全性以及規(guī)劃建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性之外，還考慮了為接納風(fēng)電所需要的備用成本以及其能夠帶來的環(huán)保與低碳方面的效益。采用能夠描述專家偏好的區(qū)間熵法對容納風(fēng)力發(fā)電的輸電系統(tǒng)候選規(guī)劃方案進(jìn)行優(yōu)選，以綜合考慮主觀和客觀因素。此外，還利用了區(qū)間數(shù)來適當(dāng)描述風(fēng)電出力的不確定性。最后，以46節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例說明了所發(fā)展的優(yōu)選方法的基本特征。

輸電系統(tǒng)規(guī)劃；風(fēng)力發(fā)電；方案優(yōu)選；區(qū)間熵

輸電系統(tǒng)規(guī)劃問題一般可分為方案形成和方案評估兩個主要階段。在方案形成階段很難用一個數(shù)學(xué)模型來綜合考慮眾多既相互關(guān)聯(lián)又相互矛盾的因素，而且有些因素很難用數(shù)學(xué)方法適當(dāng)描述，這樣最好給出一些非單一的候選規(guī)劃方案；方案評估階段則基于一些適當(dāng)?shù)脑u估指標(biāo)、采用合適的優(yōu)選方法從候選規(guī)劃方案中挑選出綜合性能最優(yōu)的方案。就輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案優(yōu)選問題，國內(nèi)外已有一些研究報道。文獻(xiàn)[4]將多元統(tǒng)計中的主成分分析法應(yīng)用于輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案的綜合決策，采用客觀數(shù)據(jù)來確定權(quán)重。文獻(xiàn)[5]采用熵權(quán)理想解法確定輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案的指標(biāo)權(quán)重，但未考慮相關(guān)的不確定性因素。文獻(xiàn)[6]將群決策方法應(yīng)用于輸電系統(tǒng)的多階段規(guī)劃決策，可描述電力規(guī)劃專家群體的意見。文獻(xiàn)[7]采用區(qū)間層次分析法對城網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行綜合評判，所采用的區(qū)間數(shù)能夠在一定程度上處理決策因素的不確定性和專家判斷的模糊性。近年來隨著風(fēng)電的快速發(fā)展，含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃也逐步受到重視。文獻(xiàn)[8]提出以與風(fēng)電有關(guān)的控制措施成本和輸電投資成本之和最小為目標(biāo)的含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)擴(kuò)展規(guī)劃模型，并采用啟發(fā)式優(yōu)化算法求解。文獻(xiàn)[9]采用場景方法描述風(fēng)電出力和負(fù)荷變化，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了計及大型風(fēng)電場的輸電系統(tǒng)規(guī)劃模型。文獻(xiàn)[10]采用概率方法描述風(fēng)電出力和負(fù)荷分布，建立了輸電系統(tǒng)規(guī)劃的機(jī)會約束規(guī)劃模型。文獻(xiàn)[11]建立了大規(guī)模風(fēng)電落點(diǎn)方案評價指標(biāo)體系，并提出基于熵權(quán)決策理論的風(fēng)電落點(diǎn)優(yōu)選方法，但沒有考慮含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃中的不確定性因素。文獻(xiàn)[12]用區(qū)間數(shù)來描述風(fēng)速和風(fēng)電出力，并提出含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)區(qū)間潮流計算，但尚未應(yīng)用到含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃之中。從上述文獻(xiàn)綜述可看出，對含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃研究主要集中于規(guī)劃方案的形成，而在對多個候選規(guī)劃方案的綜合評估和優(yōu)選方面的研究工作尚不多見。與傳統(tǒng)的輸電系統(tǒng)規(guī)劃相比，含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案的優(yōu)選有些特別的問題需要考慮。這是因?yàn)樵诤L(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案優(yōu)選中，除電力決策者的偏好、負(fù)荷波動和系統(tǒng)元件停運(yùn)具有不確定性外，風(fēng)電出力的間歇性和不確定性也為輸電系統(tǒng)規(guī)劃帶來更多不確定性[13]。在系統(tǒng)決策領(lǐng)域發(fā)展起來的區(qū)間熵權(quán)法可以充分考慮相關(guān)指標(biāo)的客觀聯(lián)系和決策過程中的不確定性因素[14]。因此，本文將應(yīng)用能夠適當(dāng)描述決策者偏好的區(qū)間熵權(quán)法對含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)水平年規(guī)劃方案進(jìn)行優(yōu)選。

顯然，如何選取適當(dāng)?shù)脑u價指標(biāo)對含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃候選方案的優(yōu)選具有很大的影響。在選取指標(biāo)時，既要考慮所規(guī)劃的輸電系統(tǒng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，也要在考慮風(fēng)電出力的間歇性和不確定性的情況下，適當(dāng)描述系統(tǒng)消納風(fēng)電的能力。在現(xiàn)有文獻(xiàn)中所給出的輸電系統(tǒng)規(guī)劃優(yōu)選評價指標(biāo)中，鮮有考慮輸電系統(tǒng)對風(fēng)電的消納能力，對風(fēng)電的環(huán)保效益也尚未計及。事實(shí)上，風(fēng)電替代部分火電機(jī)組發(fā)電所帶來的環(huán)保效益也應(yīng)在含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案優(yōu)選中適當(dāng)考慮[15]。因此，在指標(biāo)選取時除了需要考慮輸電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及投資經(jīng)濟(jì)性外，還需要考慮為接納風(fēng)電所需要的備用成本，以及環(huán)保與低碳方面的效益。

在上述背景下，本文著重研究了含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃候選方案的優(yōu)選問題。首先建立了考慮風(fēng)電接入對輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案影響的評價指標(biāo)體系，之后提出能夠計及規(guī)劃專家主觀偏好的區(qū)間熵權(quán)法來對候選的規(guī)劃方案進(jìn)行優(yōu)選。最后，采用46節(jié)點(diǎn)的算例系統(tǒng)對所提出的模型與方法做了說明。

1 計及決策者偏好的區(qū)間熵權(quán)模型

1.1 樂觀測度

設(shè)方案集S={S1，S2，…，Si，…，Sm}及指標(biāo)集U={U1，U2，…，Uj，…，Un}；這里，m和n分別為待選方案數(shù)量和指標(biāo)數(shù)量。對方案Si（i=1，2，…，m）的指標(biāo)Uj（j=1，2，…，n）進(jìn)行計算，得到Si關(guān)于Uj的指標(biāo)值區(qū)間數(shù)?？紤]到由Rij（i=1， 2，…，m；j=1，2，…，n）所組成的評價矩陣中各指標(biāo)的量綱可能不一致，為使各指標(biāo)具有可比性，需將歸一化處理為。假定K為權(quán)重w=（w1，w2，…，wn）T的OWA（ordered weighted averaging）算子[16]，定義K的Orness測度（以下稱為樂觀測度）為

當(dāng)Ω=1時，稱其為max算子，表示決策者偏好第一個指標(biāo)；當(dāng)Ω=0時，稱其為min算子，表示決策者偏好最后一個指標(biāo)；而Ω=0.5時的算數(shù)平均算子表示此時決策者對各指標(biāo)無明顯偏好。因此，Ω=1值反映了決策者對指標(biāo)的偏好程度。

1.2 區(qū)間型屬性熵權(quán)模型

在方案優(yōu)選時，熵權(quán)能客觀反映各指標(biāo)信息的有用程度，但不能計及專家的經(jīng)驗(yàn)。在含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案優(yōu)選問題中，不僅需要考慮規(guī)劃決策指標(biāo)之間的客觀聯(lián)系，同時也需要適當(dāng)計及規(guī)劃專家對規(guī)劃方案側(cè)重點(diǎn)的判斷。在此背景下，本文在熵權(quán)法的基礎(chǔ)上，將電力決策者的偏好引入到區(qū)間決策中，從而可以得到包含了不確定性的多屬性規(guī)劃模型。這里，指標(biāo)的樂觀測度用區(qū)間型表示，通過求解式（2）～式（4）得到指標(biāo)的樂觀測度區(qū)間上下限，之后決策者便可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及偏好在此上下限內(nèi)調(diào)整測度的范圍。

采用式（5）和式（6）計算指標(biāo)j對應(yīng)的區(qū)間熵，之后將決策者調(diào)整后的測度上下限代入式（7），形成一種結(jié)合專家主觀偏好和客觀信息的區(qū)間型屬性熵權(quán)模型[17]。

式中，k=（ln m）-1。指標(biāo)對應(yīng)的區(qū)間熵權(quán)的表示式為

對其進(jìn)行歸一化得

2 含風(fēng)電輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案優(yōu)選指標(biāo)體系

2.1 選取評價指標(biāo)的原則

（1）與評價目標(biāo)的一致性：選取與評價目標(biāo)相一致的指標(biāo)，指標(biāo)要能反映候選規(guī)劃方案被評價方面的主要特性。

（2）指標(biāo)可測性：指標(biāo)的內(nèi)容可通過實(shí)際觀察加以直接測量，以獲得明確結(jié)論。

（3）指標(biāo)可比性：指標(biāo)必須反映規(guī)劃方案的共同屬性，具有可比性，并且評價過程要易于操作。

前已述及，為實(shí)現(xiàn)對規(guī)劃方案的全面評估，在選取評價指標(biāo)時，除需要考慮輸電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與安全性以及規(guī)劃投資的經(jīng)濟(jì)性之外，還需考慮為接納風(fēng)電所需的額外成本以及其帶來的環(huán)保與低碳方面的效益。此外，由于不同地區(qū)的輸電系統(tǒng)在地理環(huán)境和氣象條件等方面都有差別，要發(fā)展一個適用于所有輸電系統(tǒng)的規(guī)劃方案的評價體系就非常困難。這里考慮輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案的一些共性因素，對于具體的輸電系統(tǒng)，可根據(jù)具體系統(tǒng)的特征適當(dāng)添加或調(diào)整一些評價指標(biāo)。

2.2 評價指標(biāo)

基于上述評價指標(biāo)選取原則，這里初步選取了如下幾個指標(biāo)，用于優(yōu)選含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案。

1）線路投資費(fèi)用

投建線路數(shù)受輸電走廊限制，且明顯影響規(guī)劃建設(shè)成本。方案i的新建線路投資成本的等年值Ii計算式為

式中：NC為可選建設(shè)路徑集；Ljk和Cjk分別為含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)j和k間新投建線路數(shù)和每條線路的投資成本；r為資金貼現(xiàn)率；M為輸電系統(tǒng)規(guī)劃資金年限。由于政策條件變化具有不確定性，在實(shí)際中一般是基于統(tǒng)計結(jié)果或經(jīng)驗(yàn)來估計線路投資費(fèi)用指標(biāo)的區(qū)間上下限，本文中也是采用啟發(fā)式方法給定其在5%～10%范圍內(nèi)波動。

2）線路負(fù)載均衡性

為描述每個候選規(guī)劃方案中所有線路所帶負(fù)荷的均勻程度，引入負(fù)載均衡性指標(biāo)KH，i，即

式中：KH，i表示候選規(guī)劃方案i的線路負(fù)載均衡性指標(biāo)；NL表示所有線路集合；φl為線路l的平均負(fù)載率，系線路負(fù)荷平均值與線路本身容量之比；φA為所有線路平均負(fù)載率的算術(shù)平均值。

該指標(biāo)值越大，說明線路負(fù)載情況越均勻，系統(tǒng)運(yùn)行情況就越理想。

3）最大輸電能力

為檢驗(yàn)各個候選規(guī)劃方案是否能夠滿足未來負(fù)荷的發(fā)展并評估其對風(fēng)電出力波動的適應(yīng)性，可以針對未來典型場景下用有功功率表示的最大輸電能力（TTC）指標(biāo)PTTC，i來評估，這里i表示候選規(guī)劃方案的編號。

求取PTTC，i的最優(yōu)潮流模型和求解方法可參看文獻(xiàn)[18]，這里不贅述。

4）切負(fù)荷概率

從電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的角度來看，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組出力驟降，而常規(guī)機(jī)組又無法按時提供所需的備用容量時，為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行有時不得不切負(fù)荷。切負(fù)荷會造成經(jīng)濟(jì)損失和政治影響，應(yīng)盡量避免。這樣，就需要適當(dāng)評估各個候選規(guī)劃方案可能導(dǎo)致的切負(fù)荷情況。根據(jù)文獻(xiàn)[19]的序貫蒙特卡洛計算方法可得到候選規(guī)劃方案i的切負(fù)荷概率Kr，i為

式中：T為總時間；Nr為系統(tǒng)切負(fù)荷狀態(tài)的集合；tm為切負(fù)荷狀態(tài)m的持續(xù)時間。

5）備用水平

從理論上講，系統(tǒng)的備用水平越高和響應(yīng)速度越快，對風(fēng)電的消納能力一般就越強(qiáng)，對應(yīng)的備用成本也就越高。在滿足系統(tǒng)備用要求下限的前提下，備用水平PR，i定義為

式中：NG為常規(guī)機(jī)組集合；為方案i的常規(guī)機(jī)組的有功出力上限。為比較接納風(fēng)電所付出的備用成本，對不同規(guī)劃方案中的常規(guī)發(fā)電機(jī)組出力上限加以調(diào)整；PD表示系統(tǒng)總有功負(fù)荷功率。

6）低碳效益

風(fēng)電接入系統(tǒng)后，實(shí)際上替代了部分傳統(tǒng)火電機(jī)組發(fā)電，從而減少了碳排放，獲得了低碳效益。因此，這里采用CO2減排量MCO2表示含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)候選規(guī)劃方案所獲得的低碳效益，其定義為

式中：NW為風(fēng)電場集合；σBM為電力系統(tǒng)容量邊際排放因子（噸碳/MW·h），其表示發(fā)1 MW·h電能所涉及的能耗折合成的CO2量，也即發(fā)電過程的CO2排放系數(shù)；λW，i為方案i中各風(fēng)電場的棄風(fēng)概率；W，t（vt）為各風(fēng)電場在時刻t的有功出力，vt為該時刻下的風(fēng)速。

用區(qū)間數(shù)描述風(fēng)速變化的不確定性，進(jìn)而描述風(fēng)電出力的不確定性。以2 h為時間間隔計算風(fēng)速平均值，得到平均風(fēng)速v；在該時間段內(nèi)，計算小于v的風(fēng)速數(shù)據(jù)平均值和大于v的風(fēng)速數(shù)據(jù)平均值，進(jìn)而得到對應(yīng)的出力區(qū)間。

3 含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案的優(yōu)選流程

基于上述的區(qū)間熵權(quán)模型和規(guī)劃方案優(yōu)選指標(biāo)，下面對含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案的優(yōu)選步驟做簡要描述。

（1）給定含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃的候選方案以及相關(guān)參數(shù)。

（2）計算第i個候選規(guī)劃方案在第j個指標(biāo)上的區(qū)間值，形成評價矩陣~R并對其進(jìn)行歸一化得到。

（3）根據(jù)式（2）～式（4）計算每個指標(biāo)的樂觀測度上下限。在此區(qū)間內(nèi)，電力規(guī)劃專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)給出偏好并調(diào)整相應(yīng)指標(biāo)測度的區(qū)間范圍。例如，若政策鼓勵風(fēng)電消納，重視低碳環(huán)保效益，則調(diào)高相應(yīng)指標(biāo)的測度下限；若輸電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)資金緊張，重視節(jié)約投資成本，則調(diào)高相應(yīng)指標(biāo)的測度下限。

（5）設(shè)指標(biāo)權(quán)重向量為w=（w1，w2，…，wn）T，每個規(guī)劃方案的綜合值為

（6）若綜合評價值區(qū)間存在交叉，則需要建立可能度矩陣對其進(jìn)行排序。根據(jù)式（17）計算規(guī)劃方案之間的可能度，并采用式（18）求取可能度矩陣P的排序向量v。根據(jù)排序向量v的分量大小進(jìn)行規(guī)劃方案的優(yōu)選排序。

綜上所述，含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案的優(yōu)選流程如圖1所示。該優(yōu)選過程一方面根據(jù)指標(biāo)值特性客觀地求得指標(biāo)樂觀測度的上下限，另一方面以專家調(diào)整的測度區(qū)間為約束求取指標(biāo)的熵和熵權(quán)，從而做到優(yōu)選過程中的主客觀相結(jié)合。此外，為了處理風(fēng)電接入對輸電系統(tǒng)規(guī)劃所引入的不確定性因素，包括樂觀測度在內(nèi)的各項計算均以區(qū)間形式給出，這在一定程度上使得含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案的優(yōu)選過程更加符合實(shí)際。

4 算例分析

采用文獻(xiàn)[20-22]中給出的含風(fēng)電場的46節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例，來說明所提出的規(guī)劃方案優(yōu)選方法。附錄中的圖A1為規(guī)劃前系統(tǒng)圖，其中孤立節(jié)點(diǎn)為新增節(jié)點(diǎn)；表A1為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)參數(shù)。該系統(tǒng)現(xiàn)有35個節(jié)點(diǎn)，常規(guī)發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量為7 947.00 MW，現(xiàn)有負(fù)荷6 250.00 MW；在未來某規(guī)劃水平年，系統(tǒng)規(guī)劃增加為46個節(jié)點(diǎn)，總負(fù)荷為6 880.00 MW。3個風(fēng)電場分別已被選定位于圖A1中的節(jié)點(diǎn)17、28和34，它們的裝機(jī)容量分別為352.00 MW、800.00 MW和550.00 MW，風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘空棘F(xiàn)有總裝機(jī)容量的21.4%。詳細(xì)數(shù)據(jù)可參見文獻(xiàn)[22]。采用文獻(xiàn)[22]的方法，通過改變所要求的系統(tǒng)備用容量水平等可得到5個候選規(guī)劃方案，具體如附錄中的表A2所示。分別計算這5個候選規(guī)劃方案的指標(biāo)值，結(jié)果列于表1。

圖1 含風(fēng)電輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案的優(yōu)選流程Fig.1 Flow chart of selecting the optimal transmission planning scheme with wind farms considered

表1 不同規(guī)劃方案的區(qū)間指標(biāo)值Tab.1 Interval index values of power system planning schemes

負(fù)載均衡性、最大輸電能力和低碳收益為效益型指標(biāo)，而線路投資費(fèi)用、切負(fù)荷概率和備用水平為成本型指標(biāo)?；诒?所列出的數(shù)據(jù)，可得到原始評價矩陣。其中，把系統(tǒng)備用的正常水平設(shè)定為1；當(dāng)備用水平上升（1～5）%時，用區(qū)間值[1.01，1.05]表示；當(dāng)其下降（1～5）%時，用區(qū)間值[0.95，0.99]表示。將所得原始矩陣歸一化后得到，如表2所示。

表2 歸一化后的評價矩陣Tab.2 Normalized interval index values

利用式（2）～式（4）計算指標(biāo)樂觀測度區(qū)間。這里假設(shè)專家偏好于接納更多風(fēng)電的規(guī)劃方案以實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保效益，這樣指標(biāo)U1的測度區(qū)間下限被調(diào)高；假設(shè)為了配合風(fēng)電建設(shè)，對于新增的系統(tǒng)備用容量給予一定的政策支持，使其建設(shè)成本相對降低，這樣指標(biāo)U6的測度區(qū)間上限可以下調(diào)。這里的調(diào)整指在客觀計算出的區(qū)間范圍內(nèi)進(jìn)行主觀調(diào)整；下調(diào)某個指標(biāo)的區(qū)間上限表示該指標(biāo)相對不重要，而上調(diào)某個指標(biāo)的區(qū)間下限則表示該指標(biāo)相對重要。這里的調(diào)整針對的是專家偏好，而非權(quán)重。表3給出了一種調(diào)整結(jié)果。

表3 樂觀測度的調(diào)整結(jié)果Tab.3 Orness measurement range before and after adjustment

以調(diào)整后的區(qū)間測度為約束，利用式（5）～式（9）計算每個指標(biāo)的區(qū)間熵及其對應(yīng)的區(qū)間熵權(quán)，再將其歸一化后得到區(qū)間熵權(quán)，結(jié)果列于表4。

表4 指標(biāo)的熵和熵權(quán)區(qū)間Tab.4 Entropy and entropy weight intervals of each index

將歸一化后的區(qū)間熵權(quán)代入式（15）～式（16），可求得每個方案的綜合評價值分別為

從上述結(jié)果可以看出：候選規(guī)劃方案間的綜合值區(qū)間存在著交叉，因此需要建立可能度矩陣以進(jìn)一步優(yōu)選。根據(jù)式（17）計算方案間的可能度，得到可能度矩陣為

進(jìn)而可得排序向量為

這樣，最終的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案的排序結(jié)果為S2＞S4＞S1＞S3＞S5，即方案2為含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)規(guī)劃方案集內(nèi)的最優(yōu)規(guī)劃方案。一般而言，系統(tǒng)的備用水平越高和響應(yīng)速度越快，對間歇性電源的接納能力也就越強(qiáng)。因此，接納風(fēng)電能力較強(qiáng)的方案2和方案4為較優(yōu)方案；當(dāng)系統(tǒng)的備用水平受限而無法達(dá)到較高的水平時，能兼顧負(fù)荷均衡性、最大輸電能力等指標(biāo)的規(guī)劃方案2更優(yōu)。專家在對方案進(jìn)行優(yōu)選時需要合理調(diào)整指標(biāo)的樂觀測度。

5 結(jié)語

在風(fēng)電場的落點(diǎn)和規(guī)模確定的情況下，本文探討了對含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)水平年擴(kuò)展規(guī)劃候選方案的優(yōu)選問題。在考慮系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性基礎(chǔ)上，還綜合考慮了由消納風(fēng)電所帶來的低碳效益和系統(tǒng)備用水平等評估指標(biāo)。之后，提出一種主客觀結(jié)合的對候選規(guī)劃方案進(jìn)行優(yōu)選的方法和流程；在方案優(yōu)選過程中專家可根據(jù)相關(guān)政策、專業(yè)知識和經(jīng)驗(yàn)對指標(biāo)測度在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，采用區(qū)間數(shù)的形式描述相關(guān)的不確定性。最后用算例對提出的方法做了說明。本文的研究工作為含風(fēng)電的輸電系統(tǒng)候選規(guī)劃方案優(yōu)選提供了一種新的決策方法。

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附錄

Interval Entropy Method for Selecting the Best Transmission Planning Scheme with Wind Power Accommodated

XIAO Xue1，2，LIN Zhen-zhi1，2，WEN Fu-shuan1，2，Li Ji-hong3
（1.School of Electrical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China；2.INSIGMA Innovative Research and Development Co.，Ltd.，Hangzhou 310007，China；3.Zhejiang Electric Power Corporation，Hangzhou 310007，China）

A systematic approach is developed to comprehensively select the best one from candidate transmission planning schemes with given sites and sizes of wind generation farms，and this is a multi-objective decision-making problem under uncertainty.To carry out a comprehensive evaluation of the candidate planning schemes，in selecting the evaluation indices not only the reliability，security and economics of each scheme need to be considered，but also the costs of accommodating wind generation by an increased reserve capacity as well as the environment conservation and low-carbon benefits have to be taken into account.Given this background，an interval entropy based method is presented to select the best candidate planning scheme.In this methodological framework，the preferences of various experts can be appropriately described，and both objective and subjective factors are comprehensively addressed.In addition，the uncertainties associated with wind power generation are also represented by interval numbers.Finally，a 46-bus power system is served for demonstrating the essential feature of the proposed method.

transmission system planning；wind generation；scheme optimization；interval entropy

圖A1 含風(fēng)電場的46節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)Fig.A1 A 46-node system with wind farms

表A146節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)參數(shù)Tab.A1 Bus data of the 46-bus system

表A2 46節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的輸電系統(tǒng)規(guī)劃候選方案Tab.A2 Candidate schemes of transmission planning for the 46-bus system

TM715

A

1003-8930（2013）06-0016-09

2013-04-12；

2013-07-21

國家高科技研究發(fā)展計劃（863計劃）資助項目（2011AA05A105）；浙江省電力公司重點(diǎn)科技項目（11-110105-027）系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)。

肖 雪（1989—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃與電力市場。Email：xiaoxue0107@gmail.com

林振智（1979—），男，博士，助理研究員，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)恢復(fù)。Email：zhenzhi.lin@gmail.com

文福拴（1965—），男，通信作者，博士，特聘教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)故障診斷與系統(tǒng)恢復(fù)、電力經(jīng)濟(jì)與電力市場、智能電網(wǎng)與電動汽車等。Email：fushuan. wen@gmail.com

風(fēng)能是目前最具大規(guī)模開發(fā)利用潛力的可再生能源之一。在自然環(huán)境不斷惡化的形勢下，大力發(fā)展風(fēng)電可以減少傳統(tǒng)化石燃料能源的消耗和污染物排放。在我國，風(fēng)電消納能力不足所導(dǎo)致的棄風(fēng)已經(jīng)成為一個受到普遍關(guān)注的問題，這主要由幾個因素引起：①風(fēng)電規(guī)劃與電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃不協(xié)調(diào)；②風(fēng)電建設(shè)速度與電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)速度不同步；③風(fēng)電本地消納市場空間有限，部分地區(qū)外送通道容量不足，既不能就地消納，也不能及時送出[1]；④調(diào)度機(jī)構(gòu)對具有波動性和不確定性的風(fēng)電調(diào)度能力不足[2，3]。解決風(fēng)電消納能力不足問題最終取決于能否適當(dāng)協(xié)調(diào)風(fēng)電場的規(guī)劃建設(shè)和相關(guān)輸電