Page 156 - 《中国电力》2026年第5期

2026 年 第 59 卷

后的单层模型进行高效求解。基于修改后的 IEEE J ∑ J ∑ T ∑
day
OS
s
OS = φ OS ( OS,max OS ) （4）
24 节点系统的算例分析表明，所提方法能有效平 F c P i,t,s − P i,t,s ∆t
i=1 s=1 t=1
衡规划方案的经济性、鲁棒性与频率安全性。

式中： F UL 为上层输电网规划模型的目标函数；
F 为输电网的线路投建成本； F 为常规发电机
L
G
1 双层优化框架
组的运行成本； F OS 为海上风电机组的弃电成本；
为提高输-储协同系统频率安全性，本文构建 J LD 为输电网的可投建线路集合； κ为投建线路的
L
了如图 1 所示的双层优化框架。上层输电网规划 年利率； Y ij 为线路 i j的最大运行年限； c 为线路
ij
模型考虑线路的负载率约束，旨在得到线路安全 i j的投建成本系数； l ij 为线路 i j的投建状态变量，
运行情况下的输电网最优规划结果；下层运行模 若 等 于 0 则 表 示 线 路 处 于 可 投 建 状 态 ， 若 等 于
G
型则在满足一系列运行约束的同时，确保系统具 1 则表示线路已被投建； φ为年折算系数； J 为
s
备抵御扰动、维持频率稳定的能力。上下层通过 常规发电机组集合； J 为运行场景集合； T day 为
G
“规划方案”与“发电机出力”进行闭环反馈， 运行时间集合； p s 为场景 s的概率值； c 为常规
最终将双层模型转化为单层模型求解，从而得出 发电机组的运行成本系数； P G 为场景 s 下节点
i,t,s
既 经 济 高 效 又 具 备 高 频 率 安 全 韧 性 的 鲁 棒 规 划 i处的常规发电机组在 t时段的有功； ∆t为运行时
方案。 间 间 隔 ； c OS 为 海 上 风 电 机 组 的 弃 电 成 本 系 数 ；
OS,max
P 为场景 s 下节点 i处的海上风电机组在 t时段

上层输电网规划模型 i,t,s
可发有功的最大值； P OS 为场景 s 下节点 i处的海
min 线路投建+机组运行+弃电成本 i,t,s
s.t. 线路投建约束 上风电机组在 t时段的有功。
线路负载率约束
1.1.2 约束条件
规划方案 发电机出力
1）线路投建约束为
下层运行调度模型
L
min 机组运行成本 l ij = 1, ∀ij ∈ J /J LD （5）
s.t. 频率安全约束
系统惯性约束 LD （6）
l ij ∈ {0,1}, ∀ij ∈ J
常规机组运行逻辑约束
常规机组运行约束 式中： J 为网络中的所有线路集合。
L
海上风电出力约束
ESS运行约束 2）线路负载率约束为
潮流约束 输电网的线路负载率是在输电线路安全运行
功率平衡约束

情况下的线路年重载运行概率。由于统计全年总
图 1 双层优化框架 运行场景来进行规划存在很大的计算难度，本文
Fig. 1 The double-layer optimization framework

采用抗场景生成方法来对收集的历史场景数据进
1.1 上层输电网规划模型
行场景缩减，之后通过限制线路的年负载率指标

1.1.1 目标函数
来建立输电线路的负载率约束为
本文所构建的双层模型中，上层以输电网的
s day
线路年投建成本、常规发电机组的运行成本和海 1 J ∑ T ∑ p s ∂ ij,t,s ≤ℓ max （7）
T day ij
上风电机组的弃电成本综合成本最低为目标，建 s=1 t=1
立规划目标函数为 ( ) N N N L
− 1−∂ ij,t,s P ≤P ij,t,s −α ij P ≤∂ ij,t,s P , ∀ij ∈ J
ij ij ij
L
G
min F UL = F + F + F OS （1） （8）
∑ κ(1+κ) Y ij 式中： ℓ ij 为线路 i j的负载率指标； ∂ ij,t 为线路 ij在
L
L
F = c l ij （2）
ij
(1+κ) Y ij −1 t时段的负载状态变量，若等于 0 则表示线路未处
ij∈J LD
于重载状态，若等于 1 则表示线路处于重载运行
G s day
J ∑ J ∑ T ∑ 状态； P ij,t 为线路 i j在 t时段的有功； α ij 为线路
G
G G
F = φ p s c P ∆t （3） ij
i,t,s
N
i=1 s=1 t=1 的负载率系数； P 为线路 i j的额定运行功率； ℓ max
ij i j
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