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摘 要：电源规划本质上是一个多阶段数学优化问题，本文通过整数规划模型和用于快速选择的非递归实现算法--循环迭代算法，利用MATLAB软件对问题进行解决，同时讨论了大规模新能源接入的电力系统的问题以及实际电力系统的元件众多对求解非线性约束电源规划问题带来挑战的潜在解决方式。
本文所要解决的问题主要是由于资金的价值与时间有密切联系，则需要分析不同時刻投建发电机组所需的成本、利润，以及其不同的价值。本文将不同时刻的资金折算为同一时刻的资金，然后在相同的时间基础上进行比较。
关键词：电力系统 电源规划 整数规划 循环迭代 大规模新能源 新能源并网
一、背景：
电力系统规划是在国民经济的总体规划及有关的能源政策指导下进行的，电力系统是整个国民经济或能源系统的一个非常重要的子系统，它的发展是与电力负荷的增长、一次能源供应及电力技术设备的制造水平和供应情况等有密切关系，也直接受到国家财力的影响。合理的规划是电力系统安全、可靠、经济运行的前提和基础。电力系统规划用以确定电力设备增装的时间、地点和类型等以满足规划年限内的电力需求，并在满足电力系统技术性指标（如：20%备用、N-1准则、可靠性等）的前提下使规划电力系统的总费用（包括投资费用、运行费用、停电损失费用等）最小。按照规划对象的不同，电力系统规划可分为电源规划、输电网规划和配电网规划等。本文只涉及电源规划，即不考虑电力系统网络的影响。
电源规划是电力系统发展规划的重要组成部分，国内外对电源规划问题已有广泛的研究。电源规划就是确定在规划期内系统应在何时、何地、建何种类型、多大容量的发电厂，以最佳方式满足电力负荷发展的需要。在传统的电力工业中，电源规划的目的是根据某一时期的负荷需求预测，在满足一定可靠性水平的条件下寻求一个最经济的电源开发方案。其主要任务是根据今后若干年内的负荷预测，在保证技术合理性和考虑各类电厂之间相互协调的基础上，寻求满足规划区域内的多目标电源建设方案。
电源规划的内容包括很广，有很多内容都需要从电力系统的整体进行考虑和加以解决，如电力系统中的电源结构问题、电源点也即电厂厂址选择及布局等。在解决了电源结构及电源布局后，接着就要解决在已知预期负荷的条件下，系统中应在何时、何地增装多大发电容量；应增装何种类型的机组；单机容量应该多大。当然按装的机组愈多，发电容量增加得愈多，供电就愈有保证，但发电容量增加多了相对的投资就要增多。所以根据负荷预测的数据，按装机组的大小有一个必须遵循的原则，即应满足系统所要求或规定的缺电时间概率，或称电力不足概率，简称LOLP.这是一个很重要的可靠性指标，在作电源规划时就是以此原则来决定增装发电机组的容量。在电力负荷增加后，为了满足负荷用电的需要，除了在系统中装设新增机组，或新建电厂外，还应考虑到和其它电网联接，形成互联系统，各电网之间在发电容量上可以互相支援。因此，是决定在本电力系统中装机，环县和其它有剩余容量的电力系统相联，也是一个电源规划的问题。
随着科学技术的不断发展，可以用来做为电源的能源资源愈来愈多，因此电源的构成也就愈趋复杂。一般电力系统只要是在规模和包括的地区范围较大的情况下，电源的结构都表现为由多种能源所组成的发电方式。我国各主要电力系统中，电源构成主要是：凝汽式燃煤火电厂，热电厂和水电厂，近年来在我国一些能源资源相对缺少，而经济又迅猛发展的地区正在兴建核能电厂；为了缓解以火电为主体的电力系统日益突出的调峰手段缺乏的矛盾，这类系统应大力兴建抽水蓄能电厂。另外在地热资源蕴藏丰富的地区（如西藏）地热发电厂也已建成，沿海一带，利用海洋能的技术发展潮汐电站，以及利用风力发展风力发电已经发展起来。大力发展新能源是推进我国能源改革，实现能源结构转变的当务之急，具有重要的战略意义[1]。但也产生了许多新的问题。当大量可再生能源（如：风力发电、光伏发电）接入电力系统时，其出力不确定性将对传统电力系统规划带来巨大影响，使得传统的电力系统评价体系、电力系统运行模拟方案都不再适用，很大程度上限制了我国新能源的进一步发展。
1.问题：
工程经济分析（只考虑机组投资费用）
对IEEE-RTS系统，拟在未来十年增装10台类型2机组。现有三种投资方案：
（1）在第一年投建全部机组；
（2）每年投建一台机组；
（3）分别在第一年和最后一年投建5台机组。
试比较各方案的经济性。
2.问题分析
对于工程经济分析，只考虑机组投资费用，主要是由于资金的价值与时间有密切联系，我们需要分析不同时刻投建发电机组所需的成本及其获得的利润，其不同的价值。将不同时刻的资金折算为同一时刻的资金，然后在相同的时间基础上进行比较。
3.带入公式
只考虑机组投资费用的情况下，利用：
求得十年后花费资金的总和：
方案一：1.943×103百万元
方案二：1.408×103百万元
方案三：1.4575×103百万元
二、结论：
故经济性：方案二>方案三>方案一
模型评价
本模型以模型方案以最低成本为准则、不考虑机器启动关闭消耗成本、机器在规划年限内机器在使用寿命内为假设，抓住主要因素，多阶段数学优化电源规划问题。本文通过整数规划模型和用于快速选择的非递归实现算法--循环迭代算法，利用MATLAB软件对问题进行解决，同时讨论了大规模新能源接入的电力系统的问题以及实际电力系统的元件众多对求解非线性约束电源规划问题带来挑战的潜在解决方式。
参考文献：
[1] 张奔、何大愚.电源规划与数学模型[M].北京：能源出版社.1989.20-22页.
[2] 李晖.考虑大规模新能源接入的电力系统规划研究及应用[D].北京：华北电力大学（北京） ，2017.
[3] 宁伟华等.求解整数规划的混合遗传算法[J].空军工程大学学报.第5卷第6期，2004年12月
本文所要解决的问题主要是由于资金的价值与时间有密切联系，则需要分析不同時刻投建发电机组所需的成本、利润，以及其不同的价值。本文将不同时刻的资金折算为同一时刻的资金，然后在相同的时间基础上进行比较。
关键词：电力系统 电源规划 整数规划 循环迭代 大规模新能源 新能源并网
一、背景：
电力系统规划是在国民经济的总体规划及有关的能源政策指导下进行的，电力系统是整个国民经济或能源系统的一个非常重要的子系统，它的发展是与电力负荷的增长、一次能源供应及电力技术设备的制造水平和供应情况等有密切关系，也直接受到国家财力的影响。合理的规划是电力系统安全、可靠、经济运行的前提和基础。电力系统规划用以确定电力设备增装的时间、地点和类型等以满足规划年限内的电力需求，并在满足电力系统技术性指标（如：20%备用、N-1准则、可靠性等）的前提下使规划电力系统的总费用（包括投资费用、运行费用、停电损失费用等）最小。按照规划对象的不同，电力系统规划可分为电源规划、输电网规划和配电网规划等。本文只涉及电源规划，即不考虑电力系统网络的影响。
电源规划是电力系统发展规划的重要组成部分，国内外对电源规划问题已有广泛的研究。电源规划就是确定在规划期内系统应在何时、何地、建何种类型、多大容量的发电厂，以最佳方式满足电力负荷发展的需要。在传统的电力工业中，电源规划的目的是根据某一时期的负荷需求预测，在满足一定可靠性水平的条件下寻求一个最经济的电源开发方案。其主要任务是根据今后若干年内的负荷预测，在保证技术合理性和考虑各类电厂之间相互协调的基础上，寻求满足规划区域内的多目标电源建设方案。
电源规划的内容包括很广，有很多内容都需要从电力系统的整体进行考虑和加以解决，如电力系统中的电源结构问题、电源点也即电厂厂址选择及布局等。在解决了电源结构及电源布局后，接着就要解决在已知预期负荷的条件下，系统中应在何时、何地增装多大发电容量；应增装何种类型的机组；单机容量应该多大。当然按装的机组愈多，发电容量增加得愈多，供电就愈有保证，但发电容量增加多了相对的投资就要增多。所以根据负荷预测的数据，按装机组的大小有一个必须遵循的原则，即应满足系统所要求或规定的缺电时间概率，或称电力不足概率，简称LOLP.这是一个很重要的可靠性指标，在作电源规划时就是以此原则来决定增装发电机组的容量。在电力负荷增加后，为了满足负荷用电的需要，除了在系统中装设新增机组，或新建电厂外，还应考虑到和其它电网联接，形成互联系统，各电网之间在发电容量上可以互相支援。因此，是决定在本电力系统中装机，环县和其它有剩余容量的电力系统相联，也是一个电源规划的问题。
随着科学技术的不断发展，可以用来做为电源的能源资源愈来愈多，因此电源的构成也就愈趋复杂。一般电力系统只要是在规模和包括的地区范围较大的情况下，电源的结构都表现为由多种能源所组成的发电方式。我国各主要电力系统中，电源构成主要是：凝汽式燃煤火电厂，热电厂和水电厂，近年来在我国一些能源资源相对缺少，而经济又迅猛发展的地区正在兴建核能电厂；为了缓解以火电为主体的电力系统日益突出的调峰手段缺乏的矛盾，这类系统应大力兴建抽水蓄能电厂。另外在地热资源蕴藏丰富的地区（如西藏）地热发电厂也已建成，沿海一带，利用海洋能的技术发展潮汐电站，以及利用风力发展风力发电已经发展起来。大力发展新能源是推进我国能源改革，实现能源结构转变的当务之急，具有重要的战略意义[1]。但也产生了许多新的问题。当大量可再生能源（如：风力发电、光伏发电）接入电力系统时，其出力不确定性将对传统电力系统规划带来巨大影响，使得传统的电力系统评价体系、电力系统运行模拟方案都不再适用，很大程度上限制了我国新能源的进一步发展。
1.问题：
工程经济分析（只考虑机组投资费用）
对IEEE-RTS系统，拟在未来十年增装10台类型2机组。现有三种投资方案：
（1）在第一年投建全部机组；
（2）每年投建一台机组；
（3）分别在第一年和最后一年投建5台机组。
试比较各方案的经济性。
2.问题分析
对于工程经济分析，只考虑机组投资费用，主要是由于资金的价值与时间有密切联系，我们需要分析不同时刻投建发电机组所需的成本及其获得的利润，其不同的价值。将不同时刻的资金折算为同一时刻的资金，然后在相同的时间基础上进行比较。
3.带入公式
只考虑机组投资费用的情况下，利用：
求得十年后花费资金的总和：
方案一：1.943×103百万元
方案二：1.408×103百万元
方案三：1.4575×103百万元
二、结论：
故经济性：方案二>方案三>方案一
模型评价
本模型以模型方案以最低成本为准则、不考虑机器启动关闭消耗成本、机器在规划年限内机器在使用寿命内为假设，抓住主要因素，多阶段数学优化电源规划问题。本文通过整数规划模型和用于快速选择的非递归实现算法--循环迭代算法，利用MATLAB软件对问题进行解决，同时讨论了大规模新能源接入的电力系统的问题以及实际电力系统的元件众多对求解非线性约束电源规划问题带来挑战的潜在解决方式。
参考文献：
[1] 张奔、何大愚.电源规划与数学模型[M].北京：能源出版社.1989.20-22页.
[2] 李晖.考虑大规模新能源接入的电力系统规划研究及应用[D].北京：华北电力大学（北京） ，2017.
[3] 宁伟华等.求解整数规划的混合遗传算法[J].空军工程大学学报.第5卷第6期，2004年12月