徐新智，杜爾順，高 藝，張 寧，李 雋

（1.全球能源互聯(lián)網(wǎng)集團(tuán)有限公司，北京市 100031；2.全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織，北京市 100031；3.清華大學(xué)低碳能源實(shí)驗(yàn)室，北京市 100084；4.清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系，北京市 100084）

0 引言

電力系統(tǒng)規(guī)劃是電力系統(tǒng)建設(shè)的一項(xiàng)必不可少的前期工作，其主要任務(wù)是根據(jù)日益增長(zhǎng)的電力負(fù)荷水平和國(guó)家能源發(fā)展目標(biāo)，制定合理的電力工業(yè)發(fā)展計(jì)劃。電力系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了由小到大、由弱到強(qiáng)的過(guò)程。電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，電壓等級(jí)不斷提高，電網(wǎng)技術(shù)不斷升級(jí)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，電網(wǎng)可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性得到顯著提高。中國(guó)已經(jīng)打造了世界最大規(guī)模的電力系統(tǒng)，可再生能源迅猛發(fā)展，風(fēng)電裝機(jī)、集中式光伏并網(wǎng)容量均為世界第一。特高壓輸電線路從無(wú)到有，數(shù)萬(wàn)公里的交直流特高壓線路安全運(yùn)行。針對(duì)日益復(fù)雜的電力系統(tǒng)，研發(fā)和應(yīng)用電力系統(tǒng)模擬評(píng)估與規(guī)劃優(yōu)化工具和軟件，科學(xué)、合理、前瞻地進(jìn)行電力系統(tǒng)規(guī)劃，是關(guān)系到國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的重要舉措。

電力系統(tǒng)的模擬評(píng)估與規(guī)劃優(yōu)化一直是電力系統(tǒng)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。近年來(lái)，隨著可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)，運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃的模型與方法研究成果層出不窮，對(duì)應(yīng)的軟件工具也迎來(lái)顯著進(jìn)展與更新，電力規(guī)劃智能化水平不斷提升［1-2］。然而，與理論與方法獲得的廣泛關(guān)注和討論相比，從工程應(yīng)用視角，對(duì)于理論方法與軟件工具之間的有效銜接，對(duì)于不同軟件工具的研究與對(duì)比，對(duì)于軟件工具的需求與展望等方面一直缺乏足夠的關(guān)注。因此，與已有電力規(guī)劃的綜述文獻(xiàn)不同，本文將從實(shí)際應(yīng)用角度，聚焦于電力規(guī)劃軟件與工具的研究與應(yīng)用。

具體而言，本文重點(diǎn)關(guān)注電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃2 類軟件工具，通過(guò)調(diào)研電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃模型的方法和軟件，面向?qū)嵺`應(yīng)用，系統(tǒng)地梳理了此類工具在關(guān)鍵因素上的異同、優(yōu)缺點(diǎn)以及研究展望。本文首先總結(jié)了運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃的研究范圍與一般模型架構(gòu)。然后，綜述了國(guó)內(nèi)外主流運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃軟件工具。在此基礎(chǔ)上，面向軟件應(yīng)用視角，指出了軟件工具選擇與應(yīng)用的關(guān)鍵因素。最后，結(jié)合目前研究現(xiàn)狀及電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，提出了對(duì)未來(lái)電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃工具的思考與展望，以期促進(jìn)理論方法與軟件工具的有效銜接，為相關(guān)模型與工具的開發(fā)提供思路，為工業(yè)界應(yīng)用與選擇軟件工具提供參考。

1 研究范圍與模型架構(gòu)

1.1 研究范圍

電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃是電力系統(tǒng)規(guī)劃領(lǐng)域的重要核心元技術(shù)。如圖1 所示，運(yùn)行模擬軟件的時(shí)間分辨率較高，目的是對(duì)已有電力規(guī)劃方案進(jìn)行精細(xì)化、長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行模擬，重構(gòu)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行數(shù)據(jù)，支撐電力規(guī)劃方案的綜合評(píng)估，提前發(fā)現(xiàn)潛在的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，模型側(cè)重于電網(wǎng)運(yùn)行的技術(shù)細(xì)節(jié)。容量規(guī)劃工具的時(shí)間分辨率較低，目的是尋找最優(yōu)的電源電網(wǎng)容量規(guī)劃方案，支撐科學(xué)、合理、前瞻的電力投資決策，模型忽略技術(shù)細(xì)節(jié)而側(cè)重宏觀決策的動(dòng)態(tài)變化。

圖1 電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃模型分類Fig.1 Classification of power system operation simulation and capacity planning models

運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃是支撐多項(xiàng)規(guī)劃業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)功能模塊，其應(yīng)用分析如圖2 所示。

圖2 運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃的應(yīng)用分析Fig.2 Application analysis of operation simulation and capacity planning

運(yùn)行模擬軟件工具是在給定研究區(qū)域的裝機(jī)結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)拓?fù)涞那疤嵯?，為滿足系統(tǒng)運(yùn)行需求，對(duì)系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行規(guī)則進(jìn)行建模，對(duì)機(jī)組開機(jī)狀態(tài)和出力計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)未來(lái)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行模擬。主要用于發(fā)電調(diào)度方式模擬計(jì)算分析、新的發(fā)電/輸電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性評(píng)估、可再生能源消納評(píng)估、電網(wǎng)阻塞評(píng)估及電力市場(chǎng)仿真等。時(shí)間分辨率通常在小時(shí)級(jí)或以下，包含機(jī)組組合和經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題。機(jī)組組合問(wèn)題主要是優(yōu)化機(jī)組開機(jī)狀態(tài)［3］，經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題主要是安排機(jī)組最優(yōu)出力［4］。

運(yùn)行模擬技術(shù)的主要難點(diǎn)在于：如何對(duì)電力系統(tǒng)的調(diào)度運(yùn)行方式與規(guī)則高效建模，使得運(yùn)行模擬結(jié)果能夠真實(shí)反映實(shí)際調(diào)度運(yùn)行情況。具體包括：1）如何對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的物理規(guī)律進(jìn)行建模，例如風(fēng)光的隨機(jī)性、設(shè)備的可靠性、電網(wǎng)潮流方程等；2）如何對(duì)各類元件設(shè)備的運(yùn)行方式進(jìn)行建模，例如不同發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行規(guī)則等；3）如何對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行流程進(jìn)行建模，例如檢修、中長(zhǎng)期合同、日內(nèi)發(fā)電調(diào)度規(guī)則等。

容量規(guī)劃類工具是以供需預(yù)測(cè)、發(fā)展目標(biāo)、資源環(huán)境約束等為邊界，優(yōu)化未來(lái)中長(zhǎng)期的電源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)模，制定電力規(guī)劃投資方案［5］，主要用于低碳政策研究、能源發(fā)展路線圖制定、電源電網(wǎng)投資組合優(yōu)化、可再生能源發(fā)展規(guī)劃等。以往裝機(jī)容量規(guī)劃和輸電容量規(guī)劃過(guò)程一般是獨(dú)立進(jìn)行的［6］。然而隨著可再生能源接入水平的提高及遠(yuǎn)距離輸電能力的提高，越來(lái)越需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)電和電網(wǎng)規(guī)劃，避免在具有高質(zhì)量風(fēng)光資源的區(qū)域發(fā)生輸電線路阻塞，并實(shí)現(xiàn)優(yōu)先利用系統(tǒng)價(jià)值最高的風(fēng)光資源［7-8］。

容量規(guī)劃技術(shù)的主要難點(diǎn)在于：如何建模未來(lái)復(fù)雜的隨機(jī)與關(guān)聯(lián)因素，使得規(guī)劃方案科學(xué)可行且安全經(jīng)濟(jì)。具體包括：1）如何對(duì)供需負(fù)荷與發(fā)電技術(shù)的發(fā)展不確定性進(jìn)行建模，從而保障規(guī)劃方案的科學(xué)性與合理性；2）如何考慮資源、環(huán)境、政策等發(fā)展約束與目標(biāo)，從而保障規(guī)劃方案的前瞻性與經(jīng)濟(jì)性；3）如何內(nèi)嵌高效的運(yùn)行模擬與綜合評(píng)價(jià)體系，從而保障規(guī)劃方案的可行性與安全性。

1.2 一般模型架構(gòu)

電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃工具通常以綜合費(fèi)用最小為目標(biāo)：運(yùn)行模擬以運(yùn)行成本最小為目標(biāo)，容量規(guī)劃以投資及運(yùn)行成本之和最小為目標(biāo)。1957 年，法國(guó)人MASSE P 首次將線性規(guī)劃理論用于電源投資規(guī)劃［9］。1970 年，GARVER L L 首次使用線性規(guī)劃對(duì)輸電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃，奠定了輸電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃基本模式［10］。隨著求解算法的發(fā)展和計(jì)算機(jī)性能的提高，越來(lái)越多的研究逐步面向多目標(biāo)優(yōu)化，將線性規(guī)劃模型擴(kuò)展至非線性規(guī)劃模型［11］以及混合整數(shù)規(guī)劃模型［12］，將早期以火電為主的模型擴(kuò)展為包括 可再生能源［13］、儲(chǔ)能［14］并考慮需求側(cè)響應(yīng)［15］、電力市場(chǎng)［16］等諸多因素的模型。對(duì)于國(guó)內(nèi)外不同的使用者和使用場(chǎng)景，所關(guān)注的目標(biāo)不同，在模型中考慮的因素也不盡相同。圖3 給出了運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃工具的一般模型。

圖3 電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃模型的一般架構(gòu)Fig.3 General framework of power system operation simulation and capacity planning model

輸入?yún)?shù)通常包括各節(jié)點(diǎn)/區(qū)域的負(fù)荷特性、可再生能源出力特性、電源電網(wǎng)現(xiàn)狀及單位碳排放強(qiáng)度等。對(duì)運(yùn)行模擬類工具，考慮的技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)通常包括單位運(yùn)行成本、燃料價(jià)格、效率等。對(duì)容量規(guī)劃，輸入的技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)還包括單位投資成本、折現(xiàn)率、運(yùn)行壽命等，以及容量規(guī)劃的限制參數(shù)，例如裝機(jī)和輸電容量上下界、可再生能源裝機(jī)比例的下界或資源約束等。

模型中最主要的約束條件為每個(gè)節(jié)點(diǎn)/區(qū)域的電力電量平衡約束。其他約束條件反映了電力系統(tǒng)的技術(shù)特性，通常包含電源、電網(wǎng)和儲(chǔ)能等類別，例如機(jī)組運(yùn)行約束、網(wǎng)絡(luò)傳輸約束、儲(chǔ)能運(yùn)行約束等。容量規(guī)劃還要考慮電源和儲(chǔ)能裝機(jī)容量、輸電容量上下界的約束。

對(duì)運(yùn)行模擬類工具而言，輸出結(jié)果通常包括不同時(shí)段各機(jī)組出力、通道輸電情況和儲(chǔ)能運(yùn)行情況，以及運(yùn)行成本、碳排放等。對(duì)容量規(guī)劃而言，輸出結(jié)果還包括電源、電網(wǎng)容量規(guī)劃規(guī)模以及建設(shè)成本等。

2 國(guó)內(nèi)外主流軟件工具

文獻(xiàn)［17］對(duì)當(dāng)前全球主要的電力系統(tǒng)中長(zhǎng)期仿真模型和軟件進(jìn)行了梳理和介紹。文獻(xiàn)［18-25］從低碳、隨機(jī)優(yōu)化、靈活性等方面對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行和規(guī)劃研究開展了綜述，本文更側(cè)重于從實(shí)際應(yīng)用方面介紹這2 類工具的選擇因素，并結(jié)合當(dāng)前能源互聯(lián)網(wǎng)、高比例可再生能源等方面的研究，對(duì)未來(lái)此類工具的開發(fā)與使用進(jìn)行思考與展望。為此，本文分析對(duì)比了11 款常用的國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃工具和軟件，如圖4 所示，并對(duì)比分析了不同軟件的特點(diǎn)與特征。

圖4 國(guó)內(nèi)外主流軟件及分類Fig.4 Mainstream software and classification at home and abroad

2.1 運(yùn)行模擬軟件工具

GridView 軟件是電力現(xiàn)貨市場(chǎng)仿真系統(tǒng)，能夠模擬電力市場(chǎng)的電網(wǎng)安全約束機(jī)組組合和經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化出清，可計(jì)算節(jié)點(diǎn)電價(jià)、電網(wǎng)阻塞、發(fā)電側(cè)發(fā)電情況和經(jīng)濟(jì)效益等電力市場(chǎng)運(yùn)行指標(biāo)。GridView軟件可應(yīng)用于輸電網(wǎng)規(guī)劃、多類型發(fā)電電源規(guī)劃，并量化新建設(shè)備的成本-效益分析、系統(tǒng)供電可靠性、輸電設(shè)備利用率等。該軟件廣泛應(yīng)用于北美輸電網(wǎng)規(guī)劃和電力市場(chǎng)仿真，例如美國(guó)西部電網(wǎng)應(yīng)用該軟件進(jìn)行運(yùn)行模擬［26］，紐約州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（NYISO）應(yīng)用其評(píng)估輸電擁塞，計(jì)算擁塞時(shí)間和定性研究新輸電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益［27］。法國(guó)電力集團(tuán)的Antares 軟件能夠在考慮儲(chǔ)能以及區(qū)域聯(lián)絡(luò)線容量約束等因素的基礎(chǔ)上，將市場(chǎng)模型與序貫蒙特卡洛模擬器連接，進(jìn)行多區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)的運(yùn)行模擬。該軟件成功應(yīng)用于歐洲輸電商聯(lián)盟（Entsoe）的十年發(fā)展規(guī)劃［28］、歐洲E-highway 2050 等多項(xiàng)研究中［29］。華中科技大學(xué)研發(fā)的LPSP_ProS 軟件是以聯(lián)合電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬軟件（WHPS 2000）模型為基礎(chǔ)的新型多區(qū)域聯(lián)合電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬軟件，該軟件能夠模擬電力系統(tǒng)全年逐月典型日各小時(shí)的發(fā)電調(diào)度方式（經(jīng)濟(jì)調(diào)度或節(jié)能發(fā)電調(diào)度）［30］。國(guó)際可再生能源組織（IRENA）最近開發(fā)了基于MicroSoft Excel 軟件的輕量級(jí)軟件Flextool，該軟件側(cè)重于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靈活性的評(píng)估，可基于電力能量流的線性規(guī)劃模型進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度［31-32］。PLEXOS 軟件可對(duì)電力、天然氣等能源系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化仿真，包含短期運(yùn)行模擬模型，可以考慮交流潮流的電力市場(chǎng)出清和發(fā)電計(jì)劃模擬［33-34］。清華大學(xué)研發(fā)的電力規(guī)劃決策支持系統(tǒng)（下文簡(jiǎn)稱GOPT）實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)時(shí)序運(yùn)行模擬、電源規(guī)劃優(yōu)化、電網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)化、電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、可再生能源消納能力評(píng)估及可信容量評(píng)估等實(shí)用化功能，在中國(guó)多個(gè)電網(wǎng)的規(guī)劃工作中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。其中，運(yùn)行模擬功能可實(shí)現(xiàn)全年多區(qū)域8 760 h 的機(jī)組組合調(diào)度運(yùn)行模擬［35］。全景電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬分析平臺(tái)（下文簡(jiǎn)稱NEOS）是由國(guó)網(wǎng)能源研究院有限公司開發(fā)研制的8 760 h 多區(qū)域電力系統(tǒng)生產(chǎn)模擬軟件，通過(guò)構(gòu)建電力系統(tǒng)多區(qū)域等效模型，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行逐時(shí)刻生產(chǎn)模擬。NEOS 已多次應(yīng)用于全國(guó)和地區(qū)電力發(fā)展規(guī)劃及電力項(xiàng)目論證、可再生能源消納形勢(shì)滾動(dòng)評(píng)估、可再生能源基地消納前景分析等項(xiàng)目。

2.2 容量規(guī)劃軟件工具

WASP 軟件是經(jīng)典的電源裝機(jī)容量規(guī)劃軟件，由國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）開發(fā)，目前已發(fā)布4 個(gè)版本。該軟件以最小折現(xiàn)總成本為目標(biāo)，優(yōu)化不同類型發(fā)電機(jī)組容量［36］。當(dāng)擴(kuò)建電力系統(tǒng)的負(fù)荷及一次能源分布比較均勻，廠址條件不受限制和輸電網(wǎng)在電源規(guī)劃中的權(quán)重較小時(shí)，使用該模型能得到較為滿意的結(jié)果［6］。WASP 軟件曾在韓國(guó)未來(lái)核電作用的評(píng)估［37］和泰國(guó)裝機(jī)容量規(guī)劃中應(yīng)用［38］。國(guó)際能源署的能源技術(shù)系統(tǒng)分析項(xiàng)目（下文簡(jiǎn)稱IEA-ETSAP）中開發(fā)的TIMES 軟件，側(cè)重于長(zhǎng)期能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境分析，將電源裝機(jī)和輸電容量協(xié)同優(yōu)化［39］。該軟件應(yīng)用于多種研究，并且已被用來(lái)模擬歐盟委員會(huì)關(guān)于可再生資源的使用，緩解氣候變化和提高能源效率的綜合政策等［40］。區(qū)域能源部署系統(tǒng)（ReEDS）模型是美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）針對(duì)美國(guó)電力部門規(guī)劃開發(fā)的容量規(guī)劃模型，該模型依靠系統(tǒng)范圍內(nèi)的最低成本優(yōu)化來(lái)估算未來(lái)發(fā)電和輸電容量的類型和位置［41］。NREL 目前使用ReEDS 發(fā)布年度標(biāo)準(zhǔn)情景報(bào)告，研究未來(lái)在各種可能的情景下美國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展前景［42］，也用于高比例可再生能源情景下的問(wèn)題研究［43］。Flextool 軟件具有容量規(guī)劃模型，可以將容量規(guī)劃與運(yùn)行模擬聯(lián)合運(yùn)行，在容量規(guī)劃中考慮運(yùn)行問(wèn)題，重點(diǎn)考慮靈活性的約束［31-32］。PLEXOS 軟件包含中長(zhǎng)期的容量規(guī)劃模型，該軟件廣泛應(yīng)用于美國(guó)東部、西部、得克薩斯州電網(wǎng)互聯(lián)效益評(píng)估［33］和歐洲高分辨率電網(wǎng)互聯(lián)仿真研究［34］。國(guó)網(wǎng)能源研究院有限公司開發(fā)研制的多區(qū)域電源和電力流擴(kuò)展優(yōu)化軟件（下文簡(jiǎn)稱GESP）是以電力供應(yīng)總成本最小為目標(biāo)的中長(zhǎng)期電源和電力流擴(kuò)展優(yōu)化模型，該模型曾應(yīng)用于三峽工程的國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，華南電網(wǎng)規(guī)劃研究以及多項(xiàng)世界銀行、亞洲開發(fā)銀行貸款的電力項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)分析［44］。清華大學(xué)開發(fā)的GOPT軟件側(cè)重于電源、電網(wǎng)和儲(chǔ)能的協(xié)同規(guī)劃，內(nèi)嵌了計(jì)及靈活性約束的快速運(yùn)行模擬模型，被用于面向高比例可再生能源并網(wǎng)的跨國(guó)跨區(qū)互聯(lián)、儲(chǔ)能需求研究等［45］。

2.3 軟件工具特征對(duì)比

表1 從時(shí)間分辨率、潮流模型、不確定性、可靠性、電力市場(chǎng)因素及求解算法等角度對(duì)比分析了不同軟件的特點(diǎn)與特征。整體而言，在時(shí)間分辨率上，運(yùn)行模擬模型均精細(xì)化到小時(shí)級(jí)時(shí)間尺度，以考慮電力系統(tǒng)的調(diào)峰、備用等靈活性平衡約束；容量規(guī)劃模型則以年或月能量平衡為主，或者考慮少量典型日。對(duì)于潮流模型而言，運(yùn)行模擬功能以直流潮流模型為主，而容量規(guī)劃功能主要以管道模型為主。在面向電力系統(tǒng)清潔轉(zhuǎn)型的大背景下，運(yùn)行模擬和容量規(guī)劃功能均考慮了風(fēng)光的不確定性與電力系統(tǒng)可靠性/充裕性。由于不同國(guó)家/地區(qū)的市場(chǎng)機(jī)制不同，不同軟件工具在電力市場(chǎng)因素考慮方面的區(qū)別較為顯著。此外，從求解算法角度出發(fā)，不同軟件工具以數(shù)學(xué)優(yōu)化理論為基礎(chǔ)的線性規(guī)劃、混合整數(shù)規(guī)劃為主。

表1 電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃軟件相關(guān)特征對(duì)比Table 1 Comparison of related features of partial power system operation simulation and capacity planning software

3 軟件功能的關(guān)鍵因素分析與建模

基于上述初步的軟件對(duì)比分析，面向軟件應(yīng)用視角，本章重點(diǎn)針對(duì)軟件工具選擇與應(yīng)用的關(guān)鍵因素展開討論。

3.1 時(shí)間分辨率

在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)規(guī)劃中，電源以火電為主，系統(tǒng)靈活性較高，因此在建模中以考慮最大負(fù)荷運(yùn)行方式為主，關(guān)注電力和電量的充裕性。但這種年度平衡方式的時(shí)間分辨率過(guò)低，無(wú)法應(yīng)對(duì)大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)的波動(dòng)性與間歇性挑戰(zhàn)，容易造成靈活性資源不足，導(dǎo)致嚴(yán)重棄風(fēng)棄光等問(wèn)題。

為提高時(shí)間分辨率，部分軟件將全年劃分為相同或不同長(zhǎng)度的時(shí)間片段。例如，LPSP_ProS 軟件在系統(tǒng)逐月典型日負(fù)荷曲線上優(yōu)化各電站的工作位［30］。ReEDS 將一個(gè)目標(biāo)年劃分為17 個(gè)典型時(shí)間段，包括4 個(gè)季節(jié)的凌晨、早上、下午和晚上，以及一個(gè)夏季最高峰的40 h［41］。但隨著高比例可再生能源的接入，劃分時(shí)間片段的方式僅保留了典型運(yùn)行方式的信息，難以考慮極端場(chǎng)景，對(duì)可再生能源的波動(dòng)性與不確定性刻畫不夠準(zhǔn)確，規(guī)劃評(píng)估結(jié)果與運(yùn)行模擬結(jié)果誤差較大。

當(dāng)前多數(shù)運(yùn)行模擬軟件的時(shí)間分辨率為小時(shí)級(jí)，即全年8 760 h 的逐小時(shí)時(shí)序仿真，例如Antares和GOPT 軟件等。小時(shí)級(jí)的仿真能相對(duì)精確地刻畫系統(tǒng)運(yùn)行方式的多樣化、負(fù)荷和可再生能源出力的波動(dòng)性等，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行等成本的計(jì)算更為精確。此外，GridView 和PLEXOS 軟件在運(yùn)行模擬時(shí)可選擇分鐘級(jí)的時(shí)間分辨率［34］。這種仿真的計(jì)算精度通常更高，適合對(duì)電力市場(chǎng)等精確的模擬。然而付出的代價(jià)是計(jì)算量更大，且對(duì)輸入數(shù)據(jù)的要求更高，很多地區(qū)較難獲取分鐘級(jí)的負(fù)荷和出力特性數(shù)據(jù)。

文獻(xiàn)［46-47］量化分析了模型時(shí)間分辨率/尺度和計(jì)算復(fù)雜度之間的關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，具有更高時(shí)間分辨率的模型具有更高的計(jì)算精度，同時(shí)帶來(lái)較大的計(jì)算量，三者的關(guān)系如圖5 所示。

圖5 不同時(shí)間分辨率下模型計(jì)算量和計(jì)算誤差的一般關(guān)系Fig.5 General relationship between model calculation amount and calculation error with different time resolutions

在中遠(yuǎn)期規(guī)劃問(wèn)題中，考慮到需求特性的變化存在較大不確定性，一味提高時(shí)間分辨率帶來(lái)的收益會(huì)減小，而對(duì)應(yīng)的計(jì)算復(fù)雜度和數(shù)據(jù)的獲得都將成為制約模型的因素。

如何辨識(shí)影響可再生能源消納的關(guān)鍵因素，簡(jiǎn)化電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬過(guò)程，實(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌小時(shí)級(jí)運(yùn)行模擬的投資規(guī)劃是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)?，F(xiàn)階段理論研究的思路主要包括2 個(gè)方面：1）在傳統(tǒng)規(guī)劃考慮電力電量平衡的基礎(chǔ)上，引入靈活性指標(biāo)，考慮靈活性平衡與充裕度；2）對(duì)短期調(diào)度模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，提出高效的中長(zhǎng)期機(jī)組組合模型，實(shí)現(xiàn)投資規(guī)劃與調(diào)度模擬的一體化優(yōu)化。

3.2 潮流模型

電力系統(tǒng)潮流模型可分為交流潮流模型、直流潮流模型和管道模型，3 種潮流模型的特點(diǎn)如表2所示。

表2 不同潮流模型特點(diǎn)Table 2 Characteristics of different power flow models

1）交流潮流模型

交流潮流模型包括有功和無(wú)功功率的完整表示，這些功率由網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的非線性函數(shù)表示，即母線電壓和功角以及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（阻抗）等［8］。交流潮流模型受基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）約束。由于交流潮流的非線性和非凸特性，對(duì)模型直接數(shù)學(xué)求解是非常困難的，一般要采用線性松弛［48］、凸松弛［49］的數(shù)學(xué)簡(jiǎn)化方法。

交流潮流模型的優(yōu)點(diǎn)是考慮無(wú)功平衡，完整表示了線路損耗，并可在電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃建模中考慮電壓穩(wěn)定性。缺點(diǎn)是所需要的數(shù)據(jù)更多，求解非常困難，一般還需要同時(shí)進(jìn)行初步的無(wú)功補(bǔ)償規(guī)劃［50］。目前只有少量商用軟件在運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃仿真中采用了交流潮流模型，對(duì)于復(fù)雜情況的應(yīng)用還主要停留在研究階段。

2）直流潮流模型

直流潮流是交流潮流的有功近似，也是線性簡(jiǎn)化。直流潮流模型考慮了KCL 和線性化的KVL，實(shí)現(xiàn)了有功平衡和無(wú)功平衡的解耦。

直流潮流模型的優(yōu)點(diǎn)是可建模為混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，通過(guò)混合整數(shù)線性規(guī)劃的割平面法、分支定界法等算法［48］得到全局最優(yōu)解，計(jì)算的復(fù)雜度和模型細(xì)節(jié)得到了很好的平衡，因此在仿真軟件中被廣泛采用。盡管直流潮流模型可有效求解，但是只能以近似的方式評(píng)估損耗和電壓，而無(wú)法納入穩(wěn)定性考慮，與交流潮流模型相比不夠精確。

3）管道模型

管道模型對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的表示類似于運(yùn)輸管道，這種模型僅遵守KCL，不遵守KVL，即僅遵守每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的節(jié)點(diǎn)平衡約束和傳輸流量限制［51］。

管道模型的優(yōu)點(diǎn)是模型簡(jiǎn)單、計(jì)算量較小，因此適合較大區(qū)域互聯(lián)的問(wèn)題，也可以作為其他更復(fù)雜問(wèn)題的預(yù)處理，在早期的仿真工具中應(yīng)用較多。但是，由于該模型太簡(jiǎn)單，不考慮電壓，模型的精確性最差，并往往會(huì)夸大已有傳輸通道的作用［8］。

3.3 機(jī)組組合約束

隨著可再生能源在電力系統(tǒng)中的比例不斷提高，電力系統(tǒng)的調(diào)峰和爬坡壓力日益嚴(yán)峻，系統(tǒng)對(duì)靈活性資源的需求日益增加，尤其是快速啟動(dòng)的常規(guī)發(fā)電設(shè)備（例如聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電）提供的資源，以響應(yīng)可再生能源發(fā)電的隨機(jī)性和不確定性。因此，在對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬和容量規(guī)劃進(jìn)行建模時(shí)，是否忽略機(jī)組組合約束成為模型的一個(gè)關(guān)鍵因素。這里討論的機(jī)組組合約束包括機(jī)組爬坡約束、機(jī)組最短開機(jī)/關(guān)機(jī)時(shí)間約束、機(jī)組最小出力約束［17］。

部分仿真模型為簡(jiǎn)化計(jì)算，不考慮機(jī)組組合相關(guān)約束［52］。然而，文獻(xiàn)［53］通過(guò)建立一個(gè)包含機(jī)組組合約束的集中式電源擴(kuò)展規(guī)劃模型，考慮常規(guī)機(jī)組的啟停成本、最小出力和每小時(shí)的爬坡極限進(jìn)行建模，并通過(guò)一系列情景進(jìn)行仿真，使用廣泛的數(shù)值研究評(píng)估了每種機(jī)組組合約束對(duì)仿真結(jié)果的影響。結(jié)果表明：忽略機(jī)組組合約束對(duì)仿真結(jié)果影響顯著。上述列舉的軟件中，運(yùn)行模擬軟件均考慮機(jī)組組合約束，然而大多數(shù)容量規(guī)劃軟件，比如TIMES、WASP 和ReEDS 等未考慮機(jī)組組合約束。

3.4 不確定性

不確定性在電力系統(tǒng)中始終存在，文獻(xiàn)［8］對(duì)影響電力系統(tǒng)的不確定性因素進(jìn)行了分類。表3 列舉了對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃工具影響較大的因素。

表3 電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃中的不確定性因素Table 3 Uncertainties in power system operation simulation and capacity planning

文獻(xiàn)［54-55］對(duì)處理不確定性的方法進(jìn)行了分類，包括確定性等效、敏感性分析、場(chǎng)景分析、隨機(jī)規(guī)劃和魯棒優(yōu)化等。各種處理方法的對(duì)比如圖6所示。

圖6 不同不確定性處理方法的對(duì)比Fig.6 Comparison of different uncertainty handling methods

通常，對(duì)于可通過(guò)歷史數(shù)據(jù)構(gòu)造概率分布的參數(shù)，可采用隨機(jī)規(guī)劃的方法描述參數(shù)的不確定性［56］。如TIMES 軟件采用兩階段或多階段隨機(jī)規(guī)劃的方法來(lái)處理可再生能源出力等不確定性參數(shù)。Antares 軟件可將負(fù)荷、風(fēng)電和太陽(yáng)能出力按照正態(tài)分布、β分布等構(gòu)造模型，并通過(guò)蒙特卡洛法進(jìn)行仿真。但電力系統(tǒng)運(yùn)行中擾動(dòng)因素眾多，部分不確定性因素概率分布規(guī)律復(fù)雜且難以獲得。對(duì)這類問(wèn)題，常采用魯棒優(yōu)化方法進(jìn)行建模。魯棒優(yōu)化理論將不確定性所有可能的實(shí)現(xiàn)事先劃定在一個(gè)確定性的集合中，不需要知道參數(shù)的分布，可在最壞情況下做出決策，以確保最優(yōu)解在任意不確定參數(shù)實(shí)現(xiàn)后的可行性，這也意味著結(jié)果通常相對(duì)較為保守［57］。此外，對(duì)于政策、技術(shù)進(jìn)步等發(fā)生變化的頻率較低，沒(méi)有歷史數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)特性的不確定性因素，往往是通過(guò)構(gòu)造不同的場(chǎng)景進(jìn)行建模，將隨機(jī)變量量化為一系列確定的數(shù)值，然后進(jìn)行場(chǎng)景縮減，這在Entsoe的十年發(fā)展規(guī)劃中仍為主要方法。敏感性分析作為一種常用的方法，通常在確定性仿真之后被用來(lái)研究輸出結(jié)果如何隨關(guān)鍵參數(shù)的變化而改變。

3.5 可靠性

電力系統(tǒng)可靠性是電力系統(tǒng)按照電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，不間斷地向電力用戶供應(yīng)所需電力和電量的能力［20］?？煽啃栽u(píng)估方法包括解析法和蒙特卡洛模擬法。在電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃仿真工具中，系統(tǒng)可靠性通常在約束條件或部分目標(biāo)函數(shù)中體現(xiàn)，并采用蒙特卡洛模擬進(jìn)行評(píng)估。最常見的可靠性指標(biāo)包括失負(fù)荷期望、電量不足期望、失負(fù)荷概率和失負(fù)荷成本等［58］。

Antares 軟件由用戶定義未供電處罰，將失負(fù)荷成本計(jì)入總成本，以總成本最小進(jìn)行優(yōu)化來(lái)滿足供電可靠性要求［59］。PLEXOS 軟件可由用戶對(duì)每個(gè)區(qū)域設(shè)置失負(fù)荷概率的上限，或最小備用容量作為約束條件進(jìn)行優(yōu)化，以滿足可靠性要求［60］。

3.6 電力市場(chǎng)因素

電力市場(chǎng)化改革改變了電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)在壟斷經(jīng)營(yíng)下形成的規(guī)劃、投資、擴(kuò)展建設(shè)、運(yùn)營(yíng)管理、與發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)的關(guān)系等諸多方面處理問(wèn)題的既成方法。電力市場(chǎng)相關(guān)因素對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行與規(guī)劃的影響深遠(yuǎn)［20，23］。

在國(guó)外的運(yùn)行模擬工具中，GridView 軟件可以對(duì)用戶指定的報(bào)價(jià)和經(jīng)驗(yàn)性報(bào)價(jià)策略進(jìn)行建模。該軟件在進(jìn)行運(yùn)行模擬的同時(shí)，模擬市場(chǎng)運(yùn)行，計(jì)算每個(gè)母線、區(qū)域、發(fā)電機(jī)和負(fù)載的能源市場(chǎng)出清價(jià)格（節(jié)點(diǎn)邊際價(jià)格），以及每條傳輸線的潮流、擁塞成本和影子價(jià)格，被廣泛應(yīng)用于北美的電力市場(chǎng)仿真。

電力市場(chǎng)環(huán)境給電力系統(tǒng)規(guī)劃問(wèn)題帶來(lái)新的規(guī)劃環(huán)境、規(guī)劃主體、規(guī)劃要求等挑戰(zhàn)，電力市場(chǎng)下模型涉及發(fā)電廠商、系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商和社會(huì)盈余，所需要的數(shù)據(jù)較多，目前在運(yùn)行模擬和容量規(guī)劃相關(guān)商業(yè)軟件中，僅有部分軟件考慮了電力市場(chǎng)因素。

3.7 求解算法

電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃工具的求解方法一般劃分為2 種［19］：數(shù)學(xué)優(yōu)化方法和啟發(fā)式方法，具體分類如圖7 所示。

圖7 模型求解方法分類Fig.7 Classification of model solving methods

數(shù)學(xué)優(yōu)化方法是電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃軟件工具中應(yīng)用最為廣泛的經(jīng)典方法。優(yōu)化方法的選擇取決于問(wèn)題的特點(diǎn)，這是由所需的建模細(xì)節(jié)級(jí)別和網(wǎng)絡(luò)大小的復(fù)合影響所導(dǎo)致的。在經(jīng)典方法中，線性規(guī)劃可以容納的系統(tǒng)規(guī)模最大，避免了整數(shù)變量的計(jì)算量，但忽略了投資的離散性質(zhì)［51］?；旌险麛?shù)規(guī)劃可以提供相對(duì)較好的折中效果［61］。而非線性混合整數(shù)規(guī)劃即使針對(duì)規(guī)模較小的問(wèn)題也很耗費(fèi)計(jì)算資源［62］。數(shù)學(xué)優(yōu)化工具有多種商業(yè)優(yōu)化求解包，譬如國(guó)際主流的CPLEX、Gurobi 和XPRESS，開源的SCIP、GLPK 以及國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的COPT、MindOPT 等。

啟發(fā)式方法相比數(shù)學(xué)優(yōu)化方法，不需要特殊的模型規(guī)范，通常以交互方式進(jìn)行，便于人工參與決策，具有直觀、靈活、快速的特點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是可求解數(shù)學(xué)優(yōu)化方法目前無(wú)法求解的模型，算法的時(shí)間有效性可以得到保證，缺點(diǎn)是算法的收斂性和求解的準(zhǔn)確性很難得到證實(shí)或證明，容易落入局部最優(yōu)解而不是全局最優(yōu)解［20，23］。啟發(fā)式方法包括貪心隨機(jī)搜索［63］、禁忌搜索［64］、遺傳算法［65］、模擬退火［66］、蟻群算法［67］等。

在電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃工具中，為保證獲得穩(wěn)定的最優(yōu)解，無(wú)論在學(xué)術(shù)研究還是商業(yè)軟件中多采用數(shù)學(xué)優(yōu)化的方法，在定義好模型后直接調(diào)用求解器進(jìn)行求解。隨著問(wèn)題規(guī)模的增加，獲得次優(yōu)解決方案的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加，目前啟發(fā)式方法較少應(yīng)用在商業(yè)軟件中。

4 挑戰(zhàn)與展望

中國(guó)電力行業(yè)目前正處于能源轉(zhuǎn)型的時(shí)代大潮中，發(fā)電、電網(wǎng)和用電環(huán)節(jié)的低碳化是大勢(shì)所趨。2020 年9 月22 日，國(guó)家主席習(xí)近平在75 屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上，提到要努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。電力系統(tǒng)作為減排先行者與排頭兵，將迎來(lái)加速低碳化轉(zhuǎn)型?？傮w而言，在時(shí)代背景、能源轉(zhuǎn)型、技術(shù)革命等大背景下，未來(lái)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型將迎接以下3 個(gè)方面的挑戰(zhàn)與機(jī)遇：1）考慮氣候-環(huán)境-資源約束的電力能源系統(tǒng)碳中和轉(zhuǎn)型；2）基于能源轉(zhuǎn)化為多種形式（P2X）的綜合能源網(wǎng)絡(luò)耦合；3）以電為核心的未來(lái)清潔能源供應(yīng)體系，整體框架如圖8 所示。相應(yīng)地，電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃工具也需要適應(yīng)以上幾個(gè)方面的變化，具體如下。

圖8 未來(lái)電力能源系統(tǒng)模擬與規(guī)劃的挑戰(zhàn)與展望Fig.8 Challenges and prospects of future power energy system simulation and planning

4.1 考慮氣候-環(huán)境-資源約束

電力能源系統(tǒng)的碳中和轉(zhuǎn)型，不僅受到電力系統(tǒng)內(nèi)生運(yùn)行與發(fā)展規(guī)律的約束，更受到氣候變化、環(huán)境承載能力、資源稟賦與特性等外在約束的限制，是一個(gè)多學(xué)科、多領(lǐng)域交叉的研究難題。

當(dāng)前大部分電力系統(tǒng)的規(guī)劃與模擬工具，主要關(guān)注電力系統(tǒng)內(nèi)生的運(yùn)行規(guī)律與調(diào)度規(guī)則，對(duì)外生的限制約束考慮較為欠缺。尤其對(duì)于中長(zhǎng)期的容量規(guī)劃工具來(lái)說(shuō)，展望未來(lái)越遠(yuǎn)，外生約束的影響越顯著。以中國(guó)為例，面向電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型目標(biāo)，風(fēng)光水資源的時(shí)空不均衡分布以及東部發(fā)達(dá)地區(qū)的嚴(yán)峻環(huán)境問(wèn)題，將使得中國(guó)的能源供給形成大規(guī)模西部清潔能源基地與跨區(qū)遠(yuǎn)距離輸電的主要格局；在電力部門碳預(yù)算銳減的要求下，中國(guó)煤電機(jī)組將加速退出市場(chǎng)或進(jìn)行靈活性改造與碳捕集改造。如何通過(guò)模型或工具分析外生因素對(duì)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的影響，遠(yuǎn)比直接優(yōu)化獲得理想化的確定性的轉(zhuǎn)型路徑要有意義。

4.2 基于P2X 的綜合能源模擬與規(guī)劃

實(shí)踐證明，電是最清潔、最便利的能源利用方式，以風(fēng)光電為主的可再生能源是替代煤油氣的最佳“一次能源”，未來(lái)將形成以電為核心的現(xiàn)代能源體系，構(gòu)建高比例可再生能源電力系統(tǒng)。

當(dāng)前，電力系統(tǒng)與其他能源領(lǐng)域的耦合愈發(fā)緊密，熱泵、電動(dòng)汽車的發(fā)展不僅帶來(lái)了新增電力需求，也為電力系統(tǒng)提供了靈活性。電制氫、電制氣、儲(chǔ)熱等新技術(shù)的快速發(fā)展也為未來(lái)電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃仿真帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。將包括發(fā)輸電等在內(nèi)的多種能源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行跨行業(yè)綜合優(yōu)化，以輸電網(wǎng)為媒介，加強(qiáng)與交通、供熱、天然氣等領(lǐng)域的融合，不僅能最大限度地節(jié)約資源，提高經(jīng)濟(jì)效益，還能提高能源互聯(lián)系統(tǒng)抵抗不確定性因素帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)的能力。如何在電力系統(tǒng)模型中加入與其他領(lǐng)域耦合的相關(guān)因素，對(duì)涵蓋電、熱、氣等的綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行仿真，是未來(lái)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃工具有待加強(qiáng)研究的方向。

4.3 精細(xì)化電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與分析

與化石能源主導(dǎo)的電力能源系統(tǒng)相比，高比例可再生能源電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式隨機(jī)化、多樣化、復(fù)雜化，難以僅依靠少量典型和極端的運(yùn)行方式進(jìn)行表征，亟須開展精細(xì)化電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與分析，為量化評(píng)估高比例可再生能源電力系統(tǒng)提供模擬與分析工具。

精細(xì)化電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與分析工具需要適應(yīng)高比例可再生能源電力系統(tǒng)的特點(diǎn)。首先，需要考慮多樣化的靈活性資源，例如需求響應(yīng)、電動(dòng)汽車、光熱發(fā)電、火電靈活性改造、碳捕集改造、交直流互聯(lián)等。其次，需要考慮集群可再生能源出力的不確定性與相關(guān)性，例如可通過(guò)模擬可再生能源出力，進(jìn)行全年8 760 h 的全景調(diào)度運(yùn)行模擬。此外，還需要考慮電力系統(tǒng)電力電子化引起的低慣量下頻率穩(wěn)定與暫態(tài)穩(wěn)定等問(wèn)題。

4.4 數(shù)據(jù)積累與數(shù)據(jù)質(zhì)量

對(duì)任何運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃仿真軟件而言，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備都是進(jìn)行仿真的最重要環(huán)節(jié)，也是主要工作量所在，輸入?yún)?shù)對(duì)仿真結(jié)果至關(guān)重要。模型通常包含上百萬(wàn)的輸入數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)有合理的來(lái)源和解釋。

目前國(guó)內(nèi)的軟件和工具在這方面較國(guó)外有較大差距，缺乏高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。一方面，應(yīng)注重對(duì)歷史數(shù)據(jù)的積累，形成方便調(diào)用的數(shù)據(jù)庫(kù)；另一方面，應(yīng)充分發(fā)掘和探索歷史數(shù)據(jù)的規(guī)律，建立數(shù)據(jù)模型，模擬生成高質(zhì)量、豐富的測(cè)試數(shù)據(jù)集。

5 結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)的運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃工具經(jīng)過(guò)多年來(lái)長(zhǎng)期的發(fā)展，形成了一套相對(duì)成熟的方法，也在發(fā)展中面臨新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)運(yùn)行與規(guī)劃是一種平衡，是經(jīng)濟(jì)性、可靠性、環(huán)保等綜合效益的平衡，也要綜合各部門、各利益相關(guān)方的利益的平衡，需要通過(guò)仿真減少人為行政分配，通過(guò)經(jīng)濟(jì)疏導(dǎo)手段打破各方的利益壁壘。而運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃的工具本身也是對(duì)求解精度和效率的平衡。

本文綜述了多個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬與容量規(guī)劃工具，分析對(duì)比了軟件工具模型與技術(shù)的關(guān)鍵因素，并結(jié)合目前研究現(xiàn)狀及電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，提出了未來(lái)電力系統(tǒng)規(guī)劃相關(guān)的思考，以期對(duì)各類模型與工具的開發(fā)有所幫助，也能更好地幫助使用者選擇合適的工具。