A Methodology to Consider Combined Electrical Infrastructure and Real-Time Power-Flow

1、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

2、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

3、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

4、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，

5、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 infrast

6、ructural 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， additionnnal infrastructural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

7、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

8、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，

9、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

10、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 2 a 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

11、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2 b，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

12、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 2 c 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

13、一个酒吧曲线图的困难在图 2 d。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

14、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

15、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。

16、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 3 a 和 3 c 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 3 b 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

17、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 2 d。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 831 MW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 134 MW 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 773 MW再生能源从在接近中的一些潜能位置被产生。4.摘要我

18、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