低碳能源系统模型中输电扩展规划的启发式方法

世界各国政府正计划提高其能源系统中可再生能源的占比。新风电与太阳能电站的选址需要与电网规划紧密协调，因此在具有空间与时间分辨的模型中协同优化发电与输电扩展投资是一个不可或缺但复杂的问题。尤其是输电扩展规划（TEP）的考量增加了问题的复杂性。即便功率流方程被线性化，由于线路扩展对线路阻抗的依赖以及离散的线路扩展选项集合，该优化问题仍是双线性且混合整数的。虽然可通过应用 big-M 析取松弛将此混合整数非线性规划（MINLP）线性化，所得 MILP 对于大规模能源系统模型使用前沿求解器仍难以求解。因此，在本文中我们开发启发式方法，将整数输电扩展与响应性线路阻抗纳入能源系统模型，同时通过应用序列线性规划（SLP）技术、松弛与离散化方法保留连续线性规划（LP）的较低计算代价。我们针对一个具有政策相关性的德国输电系统案例研究，以计算时间加速、与最优总系统成本的偏差以及线路扩展的相似性为指标，将其性能与精确公式的结果进行基准比较。使用启发式方法，我们将发电与输电联合优化的计算时间减少 82%，而最大总系统成本偏差仅 1.5%。这些启发式方法紧密镜像精确 MINLP 的最优整数线路投资，并为政策相关的低碳能源系统优化模型带来可观的时间节省。