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国民经济的发展离不开电力工业的支撑,科学合理的电网规划不仅可以提高电网自身的经济社会效益,同时也将对国民经济其它行业的发展产生重要的影响。开展统筹电网安全、效能、成本的全寿命周期评估,即电网全寿命周期安全效能成本(safety efficiency cost,SEC)评估,对于优化电网规划方案、提高电网管理水平和运营效益具有重要意义。目前的电网SEC评估还主要是从资产全寿命周期管理的角度针对设备和现状电网进行评估,而从电网整体的角度对电网规划方案进行全寿命周期SEC评估的研究尚不多见。如何从电网整体的角度定义适应电网规划方案优选的电网全寿命周期SEC评估指标、如何构建面向规划的电网全寿命周期SEC评估模型,以及如何对电网规划方案的全寿命周期SEC评估指标进行分析计算,这些仍值得深入研究和思考。本文将电网全寿命周期SEC评估理论引入到电网规划方案的分析与优选中,建立面向规划的电网全寿命周期SEC评估指标体系及评估模型,并着重针对电网规划方案全寿命周期SEC评估中的相关分析计算方法展开深入研究。本文主要从以下几个方面展开研究工作:1.分析电网规划方案全寿命周期SEC评估与现有的电网SEC评估的差异,构建面向规划的电网全寿命周期SEC评估的指标体系,并在此基础上疏理电网规划方案全寿命周期SEC评估的主要环节以及其中用到的相关分析计算方法,提出面向规划的电网全寿命周期SEC评估的技术路线图。2.基于马尔科夫链及概率-频率分布函数,在计及随机变量频率及持续时间等时序(序贯)特性的条件下,对电网SEC评估中的时序随机变量进行建模与分析:在时序随机变量马尔科夫链建模的基础上,通过综合考虑时序随机变量的状态划分精度及状态转移过程的马尔科夫性水平,提出马尔科夫链的优化聚类决策模型,提高时序随机变量马尔科夫链建模的准确性;基于马尔科夫链,提出改进的时序随机变量概率-频率分布函数及其分析计算方法,使得计及随机变量频率及持续时间等时序特性的分析计算变得简洁和高效;基于时序随机变量概率-频率分布函数,综合考虑风电场风速波动的随机性及风电机组自身故障和降额运行状态的影响,提出风电场随机出力的建模与分析方法,提高风电场随机出力建模与分析的效率;基于随机向量马尔科夫链,提出计及时序随机变量空间互相关性的马尔科夫链及概率-频率分布函数的建模与分析方法。3.基于时序随机变量的建模与分析方法,提出计及电网SEC评估中随机变量时序特性的概率潮流和概率最优潮流计算方法。现有的关于概率潮流和概率最优潮流的大多数计算方法均存在一个不足,即仅能获得相关输出随机变量(如节点电压、支路潮流)的概率信息。本文提出的方法利用概率潮流和概率最优潮流计算中输入随机变量(如节点注入功率)与输出随机变量间的函数关系,通过输入随机变量概率-频率分布函数的运算,可高效地实现包括概率、频率及持续时间等信息在内的相应输出随机变量时序特性的分析计算。4.利用电网传输点输电能力与负荷解耦(系统-负荷解耦)的特性,提出基于传输点容量模型的电网可靠性评估方法,提高电网SEC评估中电网可靠性评估的效率。目前已有的基于系统-负荷解耦分析的电网可靠性评估方法中,输电能力计算模型以及频率与持续时间型可靠性指标的计算方法均存在不足。本文以系统-负荷解耦分析为出发点,建立适用于电网可靠性评估的传输点输电能力优化决策模型,并研究该优化决策模型的求解方法,提高计算效率;在时序随机变量马尔科夫链建模以及传输点输电能力优化决策模型的基础上,构建传输点容量模型,即传输点输电能力的概率-频率分布函数,并通过传输点容量模型与相应负荷模型(即负荷的概率-频率分布函数)之间的运算,高效地实现包括概率型、频率及持续时间型等指标在内电网可靠性指标的分析计算。5.提出电网最大输电能力的概率优化决策方法,在电网SEC评估中实现满足风险-收益概率均衡的电网最大输电能力计算:在综合考虑电网状态不确定性、负荷变化不确定性、不同子区域输电能力相互制约关系以及不同电网状态下电网输电能力决策间相互影响的基础上,以包含风险及收益在内的输电综合成本期望值最小化为目标,建立电网最大输电能力的概率优化决策一般模型;通过将优化决策一般模型转化为双层线性规划模型进行求解,提高计算效率。6.在前述对电网SEC评估中的相关分析计算方法进行研究的基础上,实现面向电网规划方案优选的电网安全、效能、成本的定量分析和综合评估:针对现有电网SEC评估模型的不足,建立基于电网整体分析的电网全寿命周期SEC评估模型;从电网规划方案优选的角度,构建全寿命周期SEC评估中各项指标的计算模型,实现各项指标的分析计算;基于全寿命周期评估的特点,提出确定电网全寿命周期SEC评估年限的方法,实现电网规划方案全寿命周期SEC的综合评估。以RBTS-6、IEEE-RTS79、IEEE-300测试系统以及我国中部地区某输电网规划方案为分析算例,说明本文所提出的面向规划的电网全寿命周期SEC评估方法的有效性。