A Methodology to Consider Combined Electrical Infrastructure and RealTime PowerFlow.docx

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AMethodologytoConsiderCombinedElectricalInfrastructureandRealTimePowerFlow

考虑的一种方法学联合了电的系统内各部分和即时的力量－流程

冲击在计划大规模的再生能源农场方面花

摘要－－U。

S联邦政府的策略洞察力

鼓励再生能源生产给与动机一些

新的能源世代计画。

在他们之中是大规模的

再生能源农场建筑物努力，一考虑这

再生资源潜能连同土地，设备一起，和

安装花费。

在这些努力的计划状态中的目标

将在投资和资源利用上取回返最大值。

是特性的挑战到整合新的世代是

包括操作的费用需要（两者工程当做

涌出当做奔跑－时间）介绍力量到这现有的

系统内各部分。

在这纸中，我们计画一种方法学到

解释并且包括能源传输线接近（一

工程时间费用）连同热的－超载，和电压

出自－－排列（花费的一个系统内各部分）因素当我们计划到

进入一个现有的系统内各部分之内的"轻打"。

我们呈现结果为一

在德克萨斯、堪萨斯州，科罗拉多的区域之上学习，新墨西哥和

俄克拉荷马州而且讨论调查结果。

索引称－－再生能源整合，力量－流程

费用，能源计划。

I.介绍

资源丰富驾驶空间可行性

再生能源耕种比能源要求更多和

工程方便。

这意谓我们必须

运输从资源的如此的位置被产生的力量

丰富进入现有的能源传输之内互相连接。

因为传输线费用能去1里达＄一百万

345条仟伏线［1]，距离对系统内各部分变成

一个主要费用因素。

因为也广为人知，资源像风和太阳的

能源是能源的间歇（可变的）方法

生产。

年中可能有好几天何时这

能源生产跌落预期的生产效率

而且时代用比预期高的生产的冲刺

在当日里面。

另一方面，系统一定是

为最大力量情节设计与这现有的

传输和控制被期望到的系统内各部分

在特定的电压和力量规格里面操作。

一

典型的传输公共汽车为操作而设计在±之间

6%的它的电压等级［2].超过或跌落这

当它可能严重地损害公司时，范围一定被避免

而且客户设备。

因此，在增加新者之前

力量进入我们必须确定的传输网络之内

那条预期的线和变压器载入被升级到

柄能源生产的冲刺没有违犯等级

被安装的设备。

换句话说，这现有的

在"轻打"的点的系统内各部分一定维持这

崭新注射的力量的电、热极限。

避免超载的系统内各部分进步如此

另外的一个紧要关头的费用因素。

距离和系统内各部分分开地花费罐子和

共同地命令位置可行性。

举例来说，一辆附近的公共汽车可能

不很适当连接新的世代（即使它

减少传输线工程费用）如果力量

网络地志学是以致于新的世代引起一

超载。

在一个不同的例子中，热超载的危险

可能是最小的，但是安装新传输的费用

线能淹没被分派的预算。

这纸被组织处理考虑的需要这

组合的传输和系统内各部分花费在这

计划状态。

我们演说的疑问是如何能我们

有系统地定量而且大叫费用新的电的

传输工程和系统地志学

系统内各部分进步处理流入

在计划状态的位置期间的再生能源。

2.相关的工作

大规模的再生能源世代是在这

希望目录一些发展和发展中国家结束

最后三十年。

一些书和研究文件［36]

与使再生能源位于联合的文件议题

世代设备带来往前因素，像是计画，

依比例决定，技术上的可行性和复杂，中立派

投资和操作的危险，环境的担心和

人口统计学的冲击。

一些解决呈现在

这些文件已经被做可得的当软件用工具工作。

这些个软件工具实现不同的模型关于

再生能源像补给－要求的预测整合，

季节性的预测、最佳化和排放物判断。

Conolly等人呈现这些的一广泛调查

软件在［7]中用工具工作。

最近，Vajjhala［8]引导了一项空间的分析

理解使承诺和陷阱位于的可重新开始的

能源耕种总结绿色的能源世代是

挑战被经济、环境，和系统内各部分

支援障碍。

她的研究也显示了那一州与这

在U里面的对能源的大多数的需求。

S讽刺地脸

在再生资源中的缺乏或必须地理的addddress

而且infrastructural使议题位于。

促进在［8]、Vajjhallla和Fischbeck中被做的分析

［9]证明对定量econooomic的需要，地理的，

工程、和知觉使困难位于的指示器。

他们制定每一个这些指示器捕获这

在消费市场的易变，phhhysical距离

分开世代和要求，additionnnalinfrastructural

要求，像是新输电线路、和社会的│文化的

反对派。

Grijalva等人［10-11]分析tthhe位置价值

新的世代有关于格子安全种植到

能估计operatiiional费用的现在的方法（两者的

工程和奔跑－时间）为了使renewabbble能源农场位于。

在这纸的我们的强调在上升温暖气流上，而且电压超载

费用考量，类似contingennncy，支持花费

在［11]中呈现。

虽然，我们分享相似的动机当做

文件［8-11],方法我们在这纸中呈现

估计使再生能源位于的隐藏费用从一

投资者的决定－支持立场ratheeer超过州－

消除政策和电可行性观点。

3.被提议的方法

一个典型的位置为再生能源计划努力

世代由识别区域开始与可信任的

再生资源潜能。

在图1，我们呈现这粉红的

多角形当做一组潜在的位置S

在区域为投资考虑交叠处理德克萨斯，

堪萨斯州，科罗拉多、新墨西哥和俄克拉荷马州。

输入

除了有趣的位置之外我们的方法需要

再生能源是现有电的格子的地志学。

我们表现格子网络为一个网络曲线图G

地理地以纬度和经度双联合

（xi，yi）.E（边缘组）是transm的组

mmission线联编

在产生器和分局之间。

这互相连接绿色的

在图1的线是曲线图的一个Google地球使看得见的

网络G表现电的格子。

绿色线在

身材表现输电线路和结束点

那些线分是产生器或子车站。

在这一个区段的我们的目标将呈现分配的方法

接近和系统内各部分花费到这些使用者选择的位置。

主意是如果我们有最大值的一个估计

以每一个这些区域联合的可允许的预算到

为土地，设备、和格子－整合费用包括，我们的

方法能帮助除去而且排列以格子为基础的位置－

整合可行性和方便。

A.接近花费

如有G和S，我们计算对三种特性的答案

疑问，即：

（1）距离多远在S是每个位置sj从

在G的它最近的传输公共汽车？

（2）在那里其他位置在

sj的接近以便这些位置的群能被联编

对一个分局？

（3）多少公共汽车是在一里面

sj的指定半径接受额外的力量？

我们在里中计算而且储存距离在每个之间

位置和V（相等1）中最近的公共汽车.我们用这

在［12]中的规格转换纬度和经度

对一个三度空间的（3D立体）坐标的笛卡尔系统的数据。

在相等1的功能d是这欧几里得几何的

被转换的3D立体空间的两点之間的距离。

Nb

最近的公共汽车对有趣的位置sj。

我们杠杆式投机工具，而且软件发展装备可得的

对于流行Google地球使看得见的月台到

引导我们的空间分析。

然而，这一般性的

接近费用的形成适于容易的

其他商业广告中的落实映射工具如此的当做

ArcGIS［14].

图1.我们使用对能源的了解互相连接

计算传输和力量－流程费用注射

再生能源。

显示的区域在

这一个身材为研究presennted是使用者挑选的区域

在这纸中。

选择以土地和资源有效为基础。

近公共汽车任务的结果到位置是

在图2a说明。

在某些情况，esppecially为位置

在让盈余电的人口稠密的城市附近

系统内各部分能力，我们可能实际上能够考虑

分配力量产生从一个位置到一些

在接近中的公共汽车节当仍然跳跃的时候被这分派

预算。

我们包括如此的有利的位于－可行性

情况藉由定量格子－资源的有效为每个

使能被分配的大的额外世代位于当做

对节在一个距离门槛里面。

如身材所说明

2b，我们在驱使budgeet距离的半径里面看

门槛而且计算R（sj）为最大新力量这

位置的指定半径里面的公共汽车节设定能

柄。

我们计算的下尺寸为基础这空间的

在S.的潜在位置的聚集,逻辑在后聚集

位置是产生一辆新公共汽车可能是更经济的

节和必需的传输能力对新公共汽车

，而非尝试而且抽能源进入一辆现有的公共汽车和

在一些平行的输电线路上的开支。

我们修正

反复的胜利者－拿－描述的所有的聚集方法在

［13]适合我们的目的。

而非使用标准

欧几里得几何的距离当做门槛叁数为在中间－聚集

分离，我们定义一"有效的－传输－距离"

测量如相等3所示。

ng是每群中的位置的数字的地方－在S里面聚集。

因为我们反复过聚集程序，这尺寸

好意使减少新传输的费用的群位于

线。

我们表示聚集使用距离的结果公制

在图2c的相等3。

"小组身份证"任务

在身材行为中显示当做ng的标签聚集。

我们

能够见到让特定的位置成为很经济

靠他们自己，当他们接近一辆现有的公共汽车哪一是

有能力处理来自位置的预期的力量。

我们

也观察视一个小组为群是有益的

当群内距离很小与这相较

公共汽车和群－中心的距离。

结果使用这公制者

建议什么可能是一个昂贵建议当做一

当考虑当做一个小组，有趣的位置能变能实行的

位置。

我们结合被讲费用的这三个接近和

使使范围位于的看得见－当做一个酒吧曲线图的困难在

图2d。

在S的一些位置能已经被除去从

考量如果身体的距离挑战电的

传输需求。

我们将会杠杆式投机这

关于最近的公共汽车的资讯当引导的时候

模拟估计奔跑－时间系统内各部分费用。

（一）

（b）

（c）

（d）

图2.接近组件计算制造的费用这

infrastructural连接为再生能源对现有的格子。

（一）

最近的公共汽车的距离。

（b）在一个半径里面的公共汽车的数字。

（c）

位置的聚集将传输线费用最佳化。

（d）最小量费用

因为每个被提议的位置使酒吧看得见当做。

B.系统内各部分花费

使用我们的距离分析，我们识别最近的分局

那是受到被产生的力量候选人。

我们现在必须了解冲击哪一新力量

将会有在现有的系统内各部分上。

我们考虑这

整个U的地志学。

S电的格子有

大约65000辆公共汽车，10500个产生器，和85000

输电线路［15,16]跑一个力量－流程的模拟

注入作为增加额外的力量的一个新产生器的位置。

我们

使用产生器和高压电线的真实价值能力

保存在我们的模拟里面的地理位置。

我们在这里注意哪一模拟使用真正地志学这

电的传输系统沿着线生产分析

计划的即时传输突发事件。

结果

在这纸中呈现以力量－流程的解决者为基础

提供当做力量世界模拟器［17,18]的一部份。

另外地

商业广告和公开－来源用工具工作相似的姆欧新项目PSS│E［19]

而且被用于能源传输的ORNL麝香草属的植物［20]

计划可能为这一个计算被杠杆式投机。

我们选择

为它的单纯和功能性的Powerworld解决者在

提供基础－情形以突发事件分析超载

类似［11]的考量.程序流动我们跟随

在表1在定量这些结果方面被概述。

提议我

在增加的同时，对估计力量流程费用处理流程新的

再生能源。

第1步骤:

决定预期的力量输出在每个

潜在的农场位置（建立一般说来资源

潜能和能源转变效率

设备）.

第2步骤:

注射为农场被产生的完全的力量（从

第1步骤）对最靠近的地理的公共汽车Nb（sj）.

第3步骤:

奔跑力量－流程的解决者。

第4步骤:

为输电线路检查传达力量更多

超过模拟器解决的它的热界限。

第5步骤:

为或多或少携带电压的公共汽车检查超过

模拟器解决的6%的它的规格。

第6步骤:

藉由增加产生力量的重复第2-5步骤为一

不同的位置和位置群。

我们分析了模拟的输出而且识别

会被迫操作的公共汽车在或之上电压较小的

和线操作超过他们的最大能力

极限。

我们从一些测试呈现结果藉由模拟预先探查

力量－在图3的现有格子系统内各部分中流动.在

每个身材，红色大头针指示接受的公共汽车这

可重新开始的力量。

黄色大头针和橘色大头针是这

我们的力量－流程模拟表现的结果在－之下

电压和在－之上电压分别地的公共汽车。

红色线

指示超载线。

在图3a和3c的结果指出建筑的那一新的

公共汽车处理一群计划农场可能是更多

经济的。

另一方面，图3b指出那它

可能充份升级3超载了线到比较高的

能力。

藉由市场率为一辆新公共汽车，一条新传输线或

对一条较高的能力传输线的升级可得的到

我们［1],这些违反转换成可以计量的费用

对于再生能源整合。

再次，在这里的费用

新层在空间有趣的区域和那些类似

在第2.1节发展而且能被看得见相似的到

图2d。

图3.增加的力量－流程效果新力量进入存在之内

系统内各部分。

（一）增加所有附近者的再生能源的831MW

位置造成8电压较小的，15在－之上电压公共汽车和24结束装载的

线.（不是完全看得见）（b）一个隔离的位置产生134MW新力量

超载3排成一行。

（只有二是看得见的）（c）另外的一个例子当773MW

再生能源从在接近中的一些潜能位置被产生。

4.摘要

我们已经把重心集中在建筑一个计算的结构

为了估计介绍的与费用有关的的两类型

可重新开始的世代当做：

（i）投资必需的为这

设备的升级（处理新力量注射）

而且（ii）接近花费（当做数量需要到

从农场运送力量到格子）.我们呈现

考虑到空间的最佳化的两途径的方法

再生能源位于。

显示的模拟这

数字在－之上装载了线和数字在－之下和结束－

电压公共汽车帮助我们识别安装位于更多可能

对于成功的有成本效益的整合当考虑的时候

电的安定。

传输费用捕获这

一个infrastructural观点的可行性。

这

传输费用以力量－流程联合了费用

帮助我们估定整合的财务方面

再生能源超过只是设备购买和

安装。

在学习在500潜能的附近方面位于为可重新开始的

能源耕作，我们观察那整合和

传输费用能是像费用一样过度这

再生能源设备他们自己。

与一里

在＄1M附近的传输线成本计算，升级对线

花费大约＄0.5M，而且建筑新子车站成本计算

一些数百万元，有的重要性到

考虑整合和传输费用不能够被过份强调。

这纸的贡献是两－折层：

（i）我们有

描述一种方法学，整合电的系统内各部分

相关的费用在计划的同时，连同接近一起花费

因为评估的再生能源投资学习

以一个实际的美国电格子网络看来，和（ii）我们

示范这两个成份的工程

费用层－空间的接近费用和力量－流程费用到

定量而且预期安装新能源的冲击

世代能力。

这一种方法学适于有系统包含

土地费用，资源潜能，政策考量，等等，哪一

为可行性进入一个最佳化计画［21,22]之内喂

评估和投资促成整合多样化

费用测量。

承认

这一份手稿被UTBattelle的受雇人员着作，

LLC，在契约DE－AC05-00或22725之下和美国

能源部。

因此，美国

政府保有和出版者，藉由接受这

物品为出版，承认那美国

政府保有非独有、已付、以及不能唤回，

遍及全球的执照公开或者再生这公开

这一份手稿的形式，或让其他者这么做，为联合的

美国政府企图。