本发明涉及电力系统优化规划领域，具体是面向电网输电断面可行域提升的薄弱环节辨识与规划方法。
背景技术：
近年来，随着新能源与负荷的快速增长，电力系统运行不确定性增强、运行安全域缩减，电网关键输电断面功率受阻情况日趋严峻，给电网安全运行带来风险。为确保电网关键输电断面有足够的传输能力，以支撑电网安全稳定运行，亟需通过合理的规划方案对现有元件进行升级改造，以扩展输电断面功率传输可行域，提升输电断面功率传输能力。然而，大规模系统的规划问题存在众多整数变量，导致传统方法对其难以求解。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，面向电网输电断面可行域提升的薄弱环节辨识与规划方法，主要包括以下步骤：
1)获取电力系统数据，并建立最优潮流模型。
进一步，获取的电力系统数据包括电力系统各节点的负荷功率数据、机组-节点连接矩阵ig和功率传输转移分布因子矩阵aptdf。
进一步，建立最优潮流模型的目标函数如下所示：
minctpg,t(1)
式中，pg,t为t时刻的机组出力向量，c为发电机的发电成本向量。
最优潮流模型的约束条件包括线路传输功率等式约束、电力系统变量上下限约束和功率平衡约束。
线路传输功率等式约束如下所示：
pl,t＝aptdf(igpg,t-pd,t)(2)
pl,t＝[pl1pl2…pln…]t(n＝1,2,...,nl)(3)
pg,t＝[pg1pg2…pgi…prg1prg2…prgj…]t
(i＝1,2,...,ngj＝1,2,...,nrg)(4)
式中，pl,t为t时刻的线路潮流向量。pln为第n条线路上的传输功率。nl为电网线路数目。pg,t为t时刻的机组出力向量。pd,t＝[p1p2…pm…]t为t时刻的节点负荷功率向量。m＝1,2,...,nb。pm为节点m处的负荷功率。nb为电网节点个数。pgi和prgj分别为第i台火电机组和第j台风电机组出力。ng、nrg分别为电网火电机组个数、风电机组个数。
电力系统变量上下限约束如下所示：
式中，上标
功率平衡约束如下所示：
∑pg,t＝∑pd,t(7)
式中，pg,t为t时刻的机组出力向量，pd,t为t时刻的节点负荷功率向量。
2)利用多参数规划理论解算最优潮流模型，得到t时刻的输电断面功率传输可行域rt和可行域顶点坐标矩阵vt＝[pf1pf2...pfk...]。k＝1,2,...,nk。pfk为第k个可行域顶点对应的坐标，nk为可行域顶点数。
进一步，利用多参数规划理论解算最优潮流模型的方法为：以电网关键输电断面功率pf,t为规划参数，以最优潮流模型中除规划参数以外的变量为优化变量对最优潮流模型进行解算。
3)基于t时刻的输电断面功率传输可行域rt和可行域顶点坐标矩阵vt，建立电力系统薄弱环节辨识模型，主要步骤如下：
3.1)取关键输电断面功率pf,t为可行域顶点坐标矩阵vt中的各顶点坐标值，即：
pf,t＝pfk(k＝1,2,...,nk)(8)
式中，pf,t为t时刻的电网关键输电断面功率向量。pfk为第k个顶点对应的坐标，nk为顶点数。
3.2)将公式(8)带入最优潮流模型中，解算最优潮流模型，得到满足公式(9)和公式(10)的线路
式中，
3.3)返回步骤3.1，直至遍历电力系统调度时段t内所有时刻，建立待升级规划的线路集合ωl和发电机集合ωg。
4)对电力系统薄弱环节辨识模型进行解算，得到待升级规划线路集合ωl和发电机集合ωg。
5)建立电力系统规划模型，主要步骤如下：
5.1)建立线路升级改造模型，即：
式中，
5.2)建立发电机升级改造模型，即：
式中，pgi为第i台火电机组的传输容量下限，kg为机组灵活性改造比例系数，ugi为第i台火电机组对应的0-1变量，ωg为待升级发电机集合。
5.3)基于线路升级改造模型和发电机升级改造模型，建立电力系统规划模型目标函数，即：
式中，pf,t为t时刻输电断面传输功率。t为总的调度时段。
5.4)建立电力系统规划模型约束条件，包括投资成本约束、规划元件数量约束、节点功率平衡约束、线路潮流平衡约束、节点相角上下限约束、机组出力上下限约束、线路潮流上下限约束和火电机组爬坡约束。
投资成本约束如下所示：
式中，cln为第n条线路改造成本。cgi为第i台火电机组灵活性改造成本。cbudget为总的可用成本。
其中，第n条线路改造成本cln如下所示：
xi∈{0,1}(18)
式中，cln为第n条线路改造成本。cl,i为第i种改造方案下对应的成本。xi为第i种改造方案对应的0-1变量，n为改造方案的种类数。
第i台火电机组灵活性改造成本cgi如下所示：：
cgi＝wg(1-kg)pgi(19)
式中，cgi为第i台火电机组灵活性改造成本，wg为单位容量改造成本，kg为机组灵活性改造比例系数。pgi为第i台火电机组的传输容量下限。
规划元件数量约束如下所示：
式中，ugi为第i台火电机组对应的0-1变量，uln为第n条线路对应的0-1变量，umax为规划元件数量最大值，ωg为待升级发电机集合，ωl为待升级线路集合。
节点功率平衡约束如下所示：
式中，
线路潮流平衡约束如下所示：
式中，pl,t为t时刻下线路潮流矩阵，θij,t为t时刻下节点相角差矩阵，xl为线路阻抗参数矩阵，t为总的调度时段。
节点相角上下限约束如下所示：
-π≤θt≤π(t＝1,2,...,t)(23)
式中，θt为t时刻下节点相角矩阵。
机组出力上下限约束如下所示：
式中，pw,t为t时刻下风电机组出力矩阵，pg,t为t时刻下火电机组出力矩阵。
线路潮流上下限约束如下所示：
式中，pl,t为t时刻下线路潮流矩阵。
火电机组爬坡约束如下所示：
rdown≤pg,t-pg,t-1≤rup(t＝2,3，...,t)(27)
式中，pg,t和pg,t-1分别为t时刻和t-1时刻下火电机组出力矩阵，rdown为机组下爬坡能力矩阵，rup为机组上爬坡能力矩阵，t为总的调度时段。
6)将待升级规划线路集合ωl和发电机集合ωg输入到电力系统规划模型中，完成电力系统薄弱环节的升级规划。
值得说明的是，本发明通过建立最优潮流模型，基于多参数规划理论求解，刻画出输电断面功率传输可行域；然后，建立薄弱环节辨识模型，根据可行域边界上的起作用约束辨识出电力系统薄弱环节(包括：线路、发电机等)，并将其作为待升级元件，以缩减整数变量；最后，针对薄弱环节构建升级规划模型，求解获取合理的升级规划方案，进行线路增容改造和发电机灵活性改造，以有效提升输电断面的功率传输能力。综上所述，本发明通过刻画输电断面功率传输可行域，辨识出限制输电断面功率传输能力的线路和发电机，并确定出合理的规划方案对其进行升级改造，可有效提升输电断面功率传输能力。
本发明的技术效果是毋庸置疑的。本发明提出一种面向电网输电断面可行域提升的薄弱环节辨识与规划方法，通过对限制输电断面功率传输能力的线路和发电机等薄弱环节进行预辨识，缩减规划模型整数变量，从而对模型高效求解，给出合理的升级规划方案。
附图说明
图1为本实施例所采用的ieee30节点测试系统示意图；
图2为负荷最大时刻下(t＝19)输电断面传输功率可行域；
图3为m0、m1和m2在负荷最大时刻(t＝19)的输电断面传输功率可行域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
面向电网输电断面可行域提升的薄弱环节辨识与规划方法，主要包括以下步骤：
1)获取电力系统数据，并建立最优潮流模型。
所述取电力系统数据包括电力系统各节点的负荷功率数据、机组-节点连接矩阵ig和功率传输转移分布因子(ptdf)矩阵aptdf。其中，t时刻的负荷数据记为pd,t＝[p1p2…pm…]t(m＝1,2,...,nb)。
最优潮流模型的目标函数如下所示：
minctpg,t(1)
式中，pg,t为t时刻的机组出力向量，c为发电机的发电成本向量。
最优潮流模型的约束条件包括线路传输功率等式约束、电力系统变量上下限约束和功率平衡约束。
线路传输功率等式约束如下所示：
pl,t＝aptdf(igpg,t-pd,t)(2)
pl,t＝[pl1pl2…pln…]t(n＝1,2,...,nl)(3)
pg,t＝[pg1pg2…pgi…prg1prg2…prgj…]t
(i＝1,2,...,ngj＝1,2,...,nrg)(4)
式中，pl,t为t时刻的线路潮流向量。pln为第n条线路上的传输功率。nl为电网线路数目。pg,t为t时刻的机组出力向量。pd,t＝[p1p2…pm…]t为t时刻的节点负荷功率向量。m＝1,2,...,nb。pm为节点m处的负荷功率。nb为电网节点个数。pgi和prgj分别为第i台火电机组和第j台风电机组出力。ng、nrg分别为电网火电机组个数、风电机组个数。
电力系统变量上下限约束如下所示：
式中，上标
功率平衡约束如下所示：
∑pg,t＝∑pd,t(7)
式中，pg,t为t时刻的机组出力向量，pd,t为t时刻的节点负荷功率向量。
2)利用多参数规划理论解算最优潮流模型，得到t时刻的输电断面功率传输可行域rt和可行域顶点坐标矩阵vt＝[pf1pf2...pfk...]。k＝1,2,...,nk。pfk为第k个可行域顶点对应的坐标，nk为可行域顶点数。
利用多参数规划理论解算最优潮流模型的方法为：以电网关键输电断面功率pf,t为规划参数，以最优潮流模型中除规划参数以外的变量为优化变量，并利用cplex等软件对最优潮流模型进行解算。
3)基于t时刻的输电断面功率传输可行域rt和可行域顶点坐标矩阵vt，建立电力系统薄弱环节辨识模型，主要步骤如下：
3.1)取关键输电断面功率pf,t为可行域顶点坐标矩阵vt中的各顶点坐标值，即：
pf,t＝pfk(k＝1,2,...,nk)(8)
式中，pf,t为t时刻的电网关键输电断面功率向量。pfk为第k个顶点对应的坐标，nk为顶点数。
3.2)将公式(8)带入最优潮流模型中，解算最优潮流模型，得到满足公式(9)和公式(10)的线路
式中，
3.3)返回步骤3.1，直至遍历电力系统调度时段t内所有时刻，建立待升级规划的线路集合ωl和发电机集合ωg。
4)利用cplex等软件对电力系统薄弱环节辨识模型进行解算，得到待升级规划线路集合ωl和发电机集合ωg。
5)建立电力系统规划模型，主要步骤如下：
5.1)获取线路阻抗参数矩阵xl，考虑n种改造方案中选择其一，对线路进行改造，其容量上限和阻抗参数均会发生改变，据此建立线路改造模型，即：
式中，
5.2)建立发电机升级改造模型，即：
式中，pgi为第i台火电机组的传输容量下限，kg为机组灵活性改造比例系数，ugi为第i台火电机组对应的0-1变量，ωg为待升级发电机集合。
5.3)基于线路升级改造模型和发电机升级改造模型，建立电力系统规划模型目标函数，即：
式中，pf,t为t时刻输电断面传输功率。t为总的调度时段。
5.4)建立电力系统规划模型约束条件，包括投资成本约束、规划元件数量约束、节点功率平衡约束、线路潮流平衡约束、节点相角上下限约束、机组出力上下限约束、线路潮流上下限约束和火电机组爬坡约束。
投资成本约束如下所示：
式中，cln为第n条线路改造成本。cgi为第i台火电机组灵活性改造成本。cbudget为总的可用成本。
其中，第n条线路改造成本cln如下所示：
xi∈{0,1}(18)
式中，cln为第n条线路改造成本。cl,i为第i种改造方案下对应的成本。xi为第i种改造方案对应的0-1变量，n为改造方案的种类数。
第i台火电机组灵活性改造成本cgi如下所示：：
cgi＝wg(1-kg)pgi(19)
式中，cgi为第i台火电机组灵活性改造成本，wg为单位容量改造成本，kg为机组灵活性改造比例系数。pgi为第i台火电机组的传输容量下限。
规划元件数量约束如下所示：
式中，ugi为第i台火电机组对应的0-1变量，uln为第n条线路对应的0-1变量，umax为规划元件数量最大值，ωg为待升级发电机集合，ωl为待升级线路集合。
节点功率平衡约束如下所示：
式中，
线路潮流平衡约束如下所示：
式中，pl,t为t时刻下线路潮流矩阵，θij,t为t时刻下节点相角差矩阵，xl为线路阻抗参数矩阵，t为总的调度时段。
节点相角上下限约束如下所示：
-π≤θt≤π(t＝1,2,...,t)(23)
式中，θt为t时刻下节点相角矩阵。
机组出力上下限约束如下所示：
式中，pw,t为t时刻下风电机组出力矩阵，pg,t为t时刻下火电机组出力矩阵。
线路潮流上下限约束如下所示：
式中，pl,t为t时刻下线路潮流矩阵。
火电机组爬坡约束如下所示：
rdown≤pg,t-pg,t-1≤rup(t＝2,3，...,t)(27)
式中，pg,t和pg,t-1分别为t时刻和t-1时刻下火电机组出力矩阵，rdown为机组下爬坡能力矩阵，rup为机组上爬坡能力矩阵，t为总的调度时段。
6)将待升级规划线路集合ωl和发电机集合ωg输入到电力系统规划模型中，利用cplex等软件对电力系统规划模型解算，完成电力系统薄弱环节的升级规划。
实施例2：
应用面向电网输电断面可行域提升的薄弱环节辨识与规划方法的实验，主要如下：
1)建立测试系统：如附图1所示，ieee30节点测试系统包含6台发电机，节点1、2、5处的发电机为风电机组，节点11、13、15处的发电机为火电机组，线路(4,12)和线路(6,10)为关键输电断面。
2)建立最优潮流模型
2.1)输入负荷功率
输入t时刻的负荷数据，在此以最大负荷时刻(t＝19)的负荷数据作为示例，形成式(1)：
pd,19＝[0，13.23，…10.84…，14.02]t(1)
式中，pd,19为t＝19时刻的节点负荷功率向量。
2.2)建立线路传输功率等式约束
获取机组-节点连接矩阵ig、功率传输转移分布因子(ptdf)矩阵aptdf。如下：
利用式(1)中的输入数据建立约束如下：
pl,19＝aptdf(igpg,19-pd,19)(2)
pl,19＝[pl1pl2…pln…]t(n＝1,2,...,41)(3)
pg,19＝[pg1pg2pg3prg1prg2prg3]t(4)
式中：pl,19为t＝19时刻的线路潮流向量，pln为第n条线路上的传输功率。pg,19为t＝19时刻的机组出力向量，pd,19为t＝19时刻的节点负荷功率向量，ig为电网机组-节点连接矩阵，aptdf为电网的功率传输转移分布因子矩阵。pgi和prgj分别为第i台火电机组和第j台风电机组出力。
2.3)建立系统变量上下限约束
获取线路传输容量上、下限矩阵，以及发电机出力上、下限矩阵，如下：
表1系统变量数据
建立系统变量上下限约束如下：
式中，pl,19为t＝19时刻的线路潮流向量，pg,19为t＝19时刻的机组出力向量。上标
2.4)建立功率平衡约束
建立系统功率平衡约束等式，如下：
∑pg,19＝∑pd,19(7)
式中，pg,19为t＝19时刻的机组出力向量，pd,19为t＝19时刻的节点负荷功率向量。
2.5)建立目标函数
获取发电机的发电成本向量c，如下：
c＝[500，550，600，0，0，0]t
以发电总成本最低为目标建立目标函数，如下：
minctpg,19(8)
式中，pg,19为t＝19时刻的机组出力向量，c发电机的发电成本向量。
2.6)设定规划参数
本测试系统的输电断面为线路(4,12)和线路(6,10)，其分别对应第15条和第11条线路，将电网关键输电断面设定为规划参数x，如下：
x＝pf,19pf,19＝[pl11,pl15]t(9)
式中，pf,19为t＝19时刻的电网关键输电断面功率向量。
至此，式(1)-(8)即为本发明建立的最优潮流模型，再将t＝19时刻的电网关键输电断面功率pf,19作为规划参数，如式(39)，所有剩余变量作为优化变量，采用多参数规划对该模型进行求解，即可得到t＝19时刻的输电断面功率传输可行域rt和可行域顶点坐标矩阵vt(见附图1)。
3)辨识薄弱环节
首先，获取可行域顶点坐标矩阵vt：
式中，pfk为第k个顶点对应的坐标。
再取关键输电断面功率pf,19依次为vt中的各顶点坐标值：
pf,19＝pfk(k＝1,2,...,9)(11)
式中，pf,19为t＝19时刻的电网关键输电断面功率向量，pfk为第k个顶点对应的坐标，
将式(11)带回最优潮流模型(1)-(8)中，利用cplex求解，统计满足条件(12)-(13)的线路p*l和发电机p*g：
式中，
至此，式(40)-(43)即为本发明所建立的薄弱环节辨识模型，其中，线路
将其作为待升级元件。待遍历所有时刻的薄弱环节后，根据总的统计结果，形成待升级线路集合ωl和发电机集合ωg，结果如下：
ωl＝[pl6,pl30,pl35]ωg＝[pg1,pg2,pg3]
4)构建规划模型
4.1)建立线路升级改造模型
获取线路阻抗参数xl矩阵，如下：
xl＝[0.06,0.19,0.17,...,0.06]
考虑在3种改造方案中选择其一，对线路进行改造，其容量上限和阻抗参数均会发生改变，据此建立线路改造模型，如下：
式中，
建立线路改造成本，如下：
xi∈{0,1}(18)
式中，cln为第n条线路改造成本，cl,i为第i种改造方案下对应的成本(3种改造方案的取值分别为：1×107、1.5×107和2.4×107)，xi为第i种改造方案对应的0-1变量。
4.2)建立发电机升级改造模型
建立发电机改造模型，如下：
式中，pgi为第i台火电机组的传输容量下限，kg为机组灵活性改造比例系数，ugi为第i台火电机组对应的0-1变量，ωg为待升级发电机集合，nl为电网线路数目。
建立发电机改造成本，如下：
cgi＝wg(1-kg)pgi(20)
式中，cgi为第i台火电机组灵活性改造成本，wg为单位容量改造成本，取值为8×105，kg为机组灵活性改造比例系数，取值范围为0.5≤kg≤1，pgi为第i台火电机组的传输容量下限。
4.3)建立规划模型目标函数
以调度时段t＝24内的输电断面传输电量最大为目标建立目标函数，如下：
式中，pf,t为t时刻输电断面传输功率。
4.4)获取容量基准值basemva，建立投资成本约束
basemva＝100
式中，cln为第n条线路改造成本，cgi为第i台火电机组灵活性改造成本，cbudget为总的可用成本，取值为6×107，
4.5)建立规划元件数量约束
式中，ugi为第i台火电机组对应的0-1变量，uln为第n条线路对应的0-1变量，umax为规划元件数量最大值，取值为4，ωg为待升级发电机集合，ωl为待升级线路集合。
4.6)建立节点功率平衡约束
式中，
4.7)建立线路潮流平衡约束
式中，pl,t为t时刻线路潮流矩阵，θij,t为t时刻节点相角差矩阵，xl为线路阻抗参数矩阵。
4.8)建立节点相角上下限约束
-π≤θt≤π(t＝1,2,...,24)(26)
式中，θt为t时刻节点相角矩阵。
4.9)获取风电机组预测出力值，并建立机组出力上下限约束
表2风电机组预测出力
式中，pw,t为t时刻风电机组出力矩阵，pg,t为t时刻火电机组出力矩阵，上标
4.10)建立线路潮流上下限约束
式中，pl,t为t时刻线路潮流矩阵，上标
4.11)建立火电机组爬坡约束
rdown≤pg,t-pg,t-1≤rup(t＝2,3，...,t)(30)
式中，pg,t和pg,t-1分别为t时刻和t-1时刻下火电机组出力矩阵，rdown为机组下爬坡能力矩阵，取值为
至此，式(14)-(30)即为本发明所建立的薄弱环节升级规划模型，可采用cplex等商业求解器进行求解，最终得到线路增容改造和发电机灵活性改造的升级规划方案。
实施例3：
验证面向电网输电断面可行域提升的薄弱环节辨识与规划方法的实验，主要如下：
1)建立ieee30节点系统。
2)选择对比分析的方法：
m0：不对线路和发电机进行升级改造；
m1：对非薄弱环节的线路或发电机进行升级改造；
m2：对薄弱环节的线路或发电机进行升级改造。
3)对比结果：
表3对比实验结果
根据上表数据，首先对比m0和m1可知，m1中输电断面日最大传输电量、日最大传输功率较m0略有增长，但效果不明显，说明对非薄弱环节的线路或发电机进行改造后，输电断面功率传输能力并未得到有效提升；而在同等投资成本下，m2中输电断面日最大传输电量、日最大传输功率分别达到1933.4mwh、128.7mw，相较于m0与m1，分别提升了39.7％、23.8％和38.1％和24％，说明利用本发明所提方法对薄弱环节的线路和发电机进行升级改造后，能够有效提升输电断面功率传输能力。此外，利用本发明所提方法可得到m0、m1和m2在负荷最大时刻(t＝19)的输电断面传输功率可行域，如附图3，相较于m0而言，m1中输电断面传输功率可行域几乎未有变化，而m2中输电断面传输功率可行域有显著扩展，同样说明本发明所提方法能够有效提升输电断面功率传输可行域。
1.面向电网输电断面可行域提升的薄弱环节辨识与规划方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
1)获取电力系统数据，并建立最优潮流模型。
2)利用多参数规划理论解算最优潮流模型，得到t时刻的输电断面功率传输可行域rt和可行域顶点坐标矩阵vt＝[pf1pf2...pfk...]；k＝1,2,...,nk；pfk为第k个可行域顶点对应的坐标，nk为可行域顶点数。
3)基于t时刻的输电断面功率传输可行域rt和可行域顶点坐标矩阵vt，建立所述电力系统薄弱环节辨识模型；
4)对电力系统薄弱环节辨识模型进行解算，得到待升级规划线路集合ωl和发电机集合ωg；
5)建立电力系统规划模型；
6)将待升级规划线路集合ωl和发电机集合ωg输入到电力系统规划模型中，完成电力系统薄弱环节的升级规划。
2.根据权利要求1或2所述的面向电网输电断面可行域提升的薄弱环节辨识与规划方法，其特征在于：所述取电力系统数据包括电力系统各节点的负荷功率数据、机组-节点连接矩阵ig和功率传输转移分布因子矩阵aptdf。
3.根据权利要求1或2所述的面向电网输电断面可行域提升的薄弱环节辨识与规划方法，其特征在于，最优潮流模型的目标函数如下所示：
minctpg,t(1)
式中，pg,t为t时刻的机组出力向量，c为发电机的发电成本向量；
最优潮流模型的约束条件包括线路传输功率等式约束、电力系统变量上下限约束和功率平衡约束；
线路传输功率等式约束如下所示：
pl,t＝aptdf(igpg,t-pd,t)(2)
pl,t＝[pl1pl2…pln…]t(n＝1,2,...,nl)(3)
pg,t＝[pg1pg2…pgi…prg1prg2…prgj…]t(i＝1,2,...,ngj＝1,2,...,nrg)(4)
式中，pl,t为t时刻的线路潮流向量；pln为第n条线路上的传输功率；nl为电网线路数目；pg,t为t时刻的机组出力向量；pd,t＝[p1p2…pm…]t为t时刻的节点负荷功率向量；m＝1,2,...,nb；pm为节点m处的负荷功率；nb为电网节点个数；pgi和prgj分别为第i台火电机组和第j台风电机组出力；ng、nrg分别为电网火电机组个数、风电机组个数；
电力系统变量上下限约束如下所示：
式中，上标
功率平衡约束如下所示：
∑pg,t＝∑pd,t(7)
式中，pg,t为t时刻的机组出力向量，pd,t为t时刻的节点负荷功率向量。
4.根据权利要求1所述的面向电网输电断面可行域提升的薄弱环节辨识与规划方法，其特征在于，利用多参数规划理论解算最优潮流模型的方法为：以电网关键输电断面功率pf,t为规划参数，以最优潮流模型中除规划参数以外的变量为优化变量对最优潮流模型进行解算。
5.根据权利要求1所述的面向电网输电断面可行域提升的薄弱环节辨识与规划方法，其特征在于，建立电力系统薄弱环节辨识模型的主要步骤如下：
1)取关键输电断面功率pf,t为可行域顶点坐标矩阵vt中的各顶点坐标值，即：
pf,t＝pfk(k＝1,2,...,nk)(8)
式中，pf,t为t时刻的电网关键输电断面功率向量；pfk为第k个顶点对应的坐标，nk为顶点数；
2)将公式(8)带入最优潮流模型中，解算最优潮流模型，得到满足公式(9)和公式(10)的线路
式中，
3)返回步骤1，直至遍历电力系统调度时段t内所有时刻，建立待升级规划的线路集合ωl和发电机集合ωg。
6.根据权利要求1所述的面向电网输电断面可行域提升的薄弱环节辨识与规划方法，其特征在于，建立所述电力系统规划模型的主要步骤如下：
1)建立线路升级改造模型，即：
式中，
2)建立发电机升级改造模型，即：
式中，pgi为第i台火电机组的传输容量下限，kg为机组灵活性改造比例系数，ugi为第i台火电机组对应的0-1变量，ωg为待升级发电机集合，nl为电网线路数目。
3)基于线路升级改造模型和发电机升级改造模型，建立电力系统规划模型目标函数，即：
式中，pf,t为t时刻输电断面传输功率；t为总的调度时段；
4)建立电力系统规划模型约束条件，包括投资成本约束、规划元件数量约束、节点功率平衡约束、线路潮流平衡约束、节点相角上下限约束、机组出力上下限约束、线路潮流上下限约束和火电机组爬坡约束；
投资成本约束如下所示：
式中，cln为第n条线路改造成本；cgi为第i台火电机组灵活性改造成本；cbudget为总的可用成本；
其中，第n条线路改造成本cln如下所示：
xi∈{0,1}(18)
式中，cln为第n条线路改造成本；cl,i为第i种改造方案下对应的成本；xi为第i种改造方案对应的0-1变量，n为改造方案的种类数；
第i台火电机组灵活性改造成本cgi如下所示：：
cgi＝wg(1-kg)pgi(19)
式中，cgi为第i台火电机组灵活性改造成本，wg为单位容量改造成本，kg为机组灵活性改造比例系数；pgi为第i台火电机组的传输容量下限；
规划元件数量约束如下所示：
式中，ugi为第i台火电机组对应的0-1变量，uln为第n条线路对应的0-1变量，umax为规划元件数量最大值，ωg为待升级发电机集合，ωl为待升级线路集合；
节点功率平衡约束如下所示：
式中，
线路潮流平衡约束如下所示：
式中，pl,t为t时刻下线路潮流矩阵，θij,t为t时刻下节点相角差矩阵，xl为线路阻抗参数矩阵，t为总的调度时段；
节点相角上下限约束如下所示：
-π≤θt≤π(t＝1,2,...,t)(23)
式中，θt为t时刻下节点相角矩阵；
机组出力上下限约束如下所示：
式中，pw,t为t时刻下风电机组出力矩阵，pg,t为t时刻下火电机组出力矩阵；
线路潮流上下限约束如下所示：
式中，pl,t为t时刻下线路潮流矩阵；
火电机组爬坡约束如下所示：
rdown≤pg,t-pg,t-1≤rup(t＝2,3，...,t)(27)
式中，pg,t和pg,t-1分别为t时刻和t-1时刻下火电机组出力矩阵，rdown为机组下爬坡能力矩阵，rup为机组上爬坡能力矩阵，t为总的调度时段。
技术总结