针对大规模风电并网背景下的消纳问题提出了一种火电机组灵活性改造与输电网规划多阶段联合决策方法。通过将火电机组灵活性改造纳入输电网规划优化决策，统筹优化系统灵活性及传输能力，促进大规模风电并网消纳。基于规划周期内负荷功率预测曲线，并计及风电时序出力不确定性情景，以输电网建设投资成本、火电机组灵活性改造成本以及发电总成本、弃风电成本折现值之和最小为目标，以系统正常运行状态以及N-1事故状态下安全运行要求为约束条件构建火电机组灵活性改造与输电网规划多阶段联合优化决策模型，并通过大M法将所提模型转换为混合整数线性规划模型进行快速求解。算例分析验证了所提多阶段联合规划决策方法的有效性和经济效益。

火电机组灵活性改造与输电网规划多阶段联合决策是以规划周期内经济性最优为目标，同时满足系统运行安全要求等约束条件，以实现对输电网规划建设方案及火电机组灵活性改造计划的联合优化。以整个规划期内输电网建设投资成本、火电机组灵活性改造成本以及发电总成本、弃风电成本之和的折现值最小为目标函数：

优化模型包括13个约束条件：

1）火电机组有功功率上下限约束；

2）火电机组爬坡约束；

3）节点功率平衡约束；

4）弃风电约束；

5）输电线路传输容量约束；

6）输电线路走廊最大可扩建线路条数约束；

7）节点电压相角约束；

8）N-1预想事故情况下火电机组有功功率上下限约束；

9）N-1预想事故情况下火电机组爬坡约束；

10）N-1预想事故情况下节点功率平衡约束；

11）N-1预想事故情况下弃风电约束；

12）N-1预想事故情况下输电线路传输容量约束；

13）N-1预想事故情况下节点电压相角约束。

火电机组灵活性改造与输电网规划多阶段联合决策模型在数学上为混合整数非线性规划模型，求解较为复杂。究其原因为输电线路传输容量约束为混合整数非线性约束，对此，采用大M法将混合整数非线性约束表达式通过引入二进制辅助变量将其转换为等价的混合整数线性表达式：

由此所提模型转换为了混合整数线性规划模型，可直接由高效的混合整数线性规划商业求解器进行求解，得到最终的火电机组灵活性改造与输电网多阶段联合规划方案。

基于修改的Garver 6节点系统进行算例分析，将火电机组灵活性改造与输电网规划多阶段联合决策方法与传统的不考虑火电机组灵活性改造的多阶段输电网规划方法进行对比。

⬇ 不同规划方案对比

⬇ 输电线路规划情况对比分析

⬇ 火电机组灵活性改造规划情况

与传统的不考虑火电机组灵活性改造的多阶段电网规划相比，所提方法决策给出的规划方案经济性更优，弃风电量更少，究其原因：一是将火电机组灵活性改造纳入输电网规划决策，调动了源侧、网侧的灵活性很大程度上减少了弃风电量，即使增加了火电机组改造成本，但弃电成本大大降低；二是考虑了资金的时间价值进行多阶段决策，优化了电网建设投产时序，一定程度上节省了总成本。

针对大规模风电并网背景下电力系统灵活性及传输容量需求，提出了火电机组灵活性改造与输电网规划多阶段联合决策方法，实现了火电机组灵活性改造与输电网规划多阶段联合优化决策，结论如下：1）所提方法考虑风电和负荷的时序变化特性，将电网规划情景与运行实际衔接，实现火电机组灵活性改造与输电网规划联合决策，提升了电力系统灵活性，有利于减少弃风，提升系统运行的经济性。2）所提方法计及资金的时间价值，在规划建设投资和弃风电成本最小引导下确定火电机组灵活性改造与输电网扩展规划建设时序，提升规划投资的准确性。

孙东磊

王明强