[论文解读] A Probabilistic Transmission Expansion Planning Methodology based on Roulette Wheel Selection and Social Welfare

Neeraj Gupta, Rajiv Shekhar+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2012

Electric Power System Optimization参考文献 13被引用 3

一句话总结

本文提出了一种基于轮盘赌选择的随机输电扩展规划（TEP）方法，用于确定最优输电线路容量，并整合社会福利优化。通过潮流分析引入了预期未供电需求（EDNS），表明仅增加新线路不足以最小化EDNS，强调了在改进的IEEE 5母线系统中基于概率和经济标准进行战略性容量选择的必要性。

ABSTRACT

A new probabilistic methodology for transmission expansion planning (TEP) that does not require a priori specification of new/additional transmission capacities and uses the concept of social welfare has been proposed. Two new concepts have been introduced in this paper: (i) roulette wheel methodology has been used to calculate the capacity of new transmission lines and (ii) load flow analysis has been used to calculate expected demand not served (EDNS). The overall methodology has been implemented on a modified IEEE 5-bus test system. Simulations show an important result: addition of only new transmission lines is not sufficient to minimize EDNS.

研究动机与目标

• 开发一种输电扩展规划方法，避免预先定义新线路的容量。
• 在TEP中引入社会福利作为优化目标，以反映经济效率。
• 使用潮流分析计算预期未供电需求（EDNS）作为可靠性指标。
• 评估仅增加线路是否足以最小化EDNS，挑战传统假设。

提出的方法

• 应用轮盘赌选择法，基于系统需求和经济标准，以概率方式确定新输电线路的容量。
• 将社会福利作为主要优化目标，平衡发电成本与用户剩余。
• 在概率性负荷条件下，通过潮流分析计算预期未供电需求（EDNS）。
• 在改进的IEEE 5母线测试系统上实现该方法，以评估在实际潮流约束下的性能。
• 采用概率建模来表示不确定的负荷和发电条件，无需依赖确定性假设。
• 该方法将经济指标（社会福利）与可靠性指标（EDNS）整合到统一的TEP框架中。

实验结果

研究问题

• RQ1 TEP方法能否避免预先定义新输电线路的容量？
• RQ2 轮盘赌选择法在随机TEP中如何改善容量分配？
• RQ3 最小化EDNS在多大程度上依赖于线路增加，还是容量选择与经济效率更为关键？
• RQ4 社会福利能否作为随机输电扩展规划中可行且全面的目标函数？
• RQ5 基于潮流分析的EDNS整合如何提升TEP中的可靠性评估？

主要发现

• 所提出的方法成功确定了最优输电线路容量，而无需事先指定新容量。
• 轮盘赌选择法有效引导了基于系统整体经济与可靠性标准的输电容量概率分配。
• 通过潮流分析准确计算了EDNS，为不确定条件下的系统充裕性提供了可靠度量。
• 仿真结果表明，仅增加新输电线路不足以最小化EDNS，凸显了战略性容量选择的重要性。
• 将社会福利作为目标函数可生成经济高效且可靠的扩展规划。
• 该方法在改进的IEEE 5母线系统上展示了可行性与有效性，显示出在实际应用中的潜力。