基于运行数据的水电站MILP模型最优代表水头选择取方法

针对采用设计水头的水电站混合整数线性规划（mixed integer linear programming, MILP）调度模型计算的出库流量与实际出库流量偏差较大的问题,提出了基于运行数据的水电站MILP模型最优代表水头选取方法。首先基于运行数据,采用MILP模型拟合出使模型计算出库流量过程与水电站实际出库流量过程偏差最小的代表水头,然后在实际调度中,以日平均入库流量和日平均出力作为该代表水头特征向量,根据预测入库流量和日计划电量即可选取最优代表水头。计算实例表明,相比于传统固定水头,该方法能够更好的反应水电站实际的出库过程,有利于提高电网制定调度计划中梯级水电站上下游水量匹配精度。     

基于运行数据的水电站MILP模型最优代表水头选取方法

针对采用设计水头的水电站混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)调度模型计算的出库流量与实际出库流量偏差较大的问题,提出了基于运行数据的水电站MILP模型最优代表水头选取方法。首先,基于运行数据采用MILP模型,拟合出使模型计算出库流量过程与水电站实际出库流量过程偏差最小的代表水头;然后,在实际调度中,以日平均入库流量和日平均出力作为该代表水头特征向量,根据预测入库流量和日计划电量即可选取最优代表水头。计算实例表明,相比于传统固定水头,该方法能够更好地反应水电站实际的出库过程,有利于提高电网制定调度计划中梯级水电站上下游水量匹配精度。     

考虑风电出力波动性的发电调度

提出了一种基于混合整数线性规划(MILP)的随机优化方法,来求解考虑风电出力不确定性、以总运行成本最小化为目标的机组组合优化问题.为计及风电的波动性,采用时间序列分析自回归滑动平均(ARMA)模型和拉丁立方采样(LHS),将随机优化模型转化为确定性模型,通过场景削减技术来解决场景数量很多时的计算量庞大问题.采用10机组和100机组系统对所提出的方法进行了模拟测试.仿真结果表明:计及风电出力不确定性后,系统总的运行成本趋于增加;非风电机组的爬坡速度和风电预测精度对所提出的算法的计算效率有明显的影响;将风电作为旋转备用资源可以明显降低系统总的运行成本.     

考虑机组组合的梯级水电站短期调峰MILP模型

为缓解日益增大的电网调峰压力和满足愈发复杂的水电并网和调度需求,构建了一种能够考虑机组状态的梯级水电站短期调峰模型。该模型以机组为基本调度单元,以电网剩余负荷最大值最小为目标,综合考虑了水库运行约束、电网安全约束、机组运行限制和不同水头对机组发电效率的影响,实现了精细化调度。针对模型中的调峰目标函数、机组发电水头、机组运行组合振动区以及机组动力特性曲线等非线性因素,提出了相应的线性化处理策略,将原模型转换为标准混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)模型,然后使用商业优化软件包LINGO对模型进行求解。以乌江干流梯级水电站为研究对象的计算实例表明,该模型具有较高的求解精度和计算效率,调峰效果十分显著。     

水电站变出力系数的神经网络估计方法

围绕如何提高水电站中长期发电调度出力系数估计和出力过程计算精度的问题,引入神经网络数据挖掘技术,综合考虑水电站水头、发电流量等水电站关键状态信息对综合出力系数K的影响,建立了以水头、发电流量和入库流量为备选输入、以综合出力系数K为输出的三种神经网络模型,进而提出了三种水电站发电调度出力计算变K值的神经网络估计方法。结合三峡水电站多年实际运行资料,将本文提出的变K值估计方法与多种传统K值确定方法进行了综合对比。结果表明,本文提出的变K值估计模型或方法具有更高的K值估计、出力和发电量计算精度,为实现水电站中长期发电调度精细化出力计算提供了新途径,具有显著的工程应用价值。     

考虑机组组合的梯级水电站跨省区多电网调峰优化调度方法EI北大核心CSCD

在电力大规模跨区消纳背景下,一些大型水电站群需要向多个电网送电、响应多个电网调峰需求,甚至存在单站不同机组分别向不同电网送电的情况。考虑水电站运行约束、多电网调峰需求及跨省区输电限制,提出了一种考虑机组组合的梯级水电站多电网调峰优化调度方法。该方法首先构建了水电站短期出力计算及网间电力分配的混合整数二次规划模型,采用迭代寻优方法计算梯级水电站的理想出力过程;之后以实际出力计划与理想过程相差最小为目标,结合约束简化策略构建梯级水电站短期优化调度模型,对各电站实际出力计划进行求解,并以此为基础,计算梯级水电站机组组合结果与各电网受电过程。基于溪洛渡—向家坝梯级水电站多电网调峰的仿真结果表明,所提方法可满足跨省区送电水电站复杂运行约束,有效响应各受端电网的高峰负荷需求,具有显著的调峰效果。     

大系统优化理论在水电站厂内经济运行中的应用

根据水电站厂内经济运行的特点,本文建立了该问题的非线性混合整数规划数学模型。在模型中引入了罚因子的概合,用来计及除水量损耗以外其它因素的影响。在对模型求解时采用了大系统优化理论中Geoffrion分解原理,将原问题分解为主、子两个问题,并对Geoffrion分解原逐的可用性给予了数学证明;分解后的主问题为0-1规划问题,子问题为时空可解耦的可分非线性规划。进而又将子问题分解为一系列子子问题——水电站机组空间负荷最优分配问题。对子子问题的求解采用可变容差法,这样可以使机组的出力、水头、流量关系不必解析表达,因此使计算结果精度提高。最后通过实例计算验证算法的可行性。     

考虑机组组合的梯级水电站跨省区多电网调峰优化调度方法

在电力大规模跨区消纳背景下,一些大型水电站群需要向多个电网送电、响应多个电网调峰需求,甚至存在单站不同机组分别向不同电网送电的情况。考虑水电站运行约束、多电网调峰需求及跨省区输电限制,提出了一种考虑机组组合的梯级水电站多电网调峰优化调度方法。该方法首先构建了水电站短期出力计算及网间电力分配的混合整数二次规划模型,采用迭代寻优方法计算梯级水电站的理想出力过程;之后以实际出力计划与理想过程相差最小为目标,结合约束简化策略构建梯级水电站短期优化调度模型,对各电站实际出力计划进行求解,并以此为基础,计算梯级水电站机组组合结果与各电网受电过程。基于溪洛渡—向家坝梯级水电站多电网调峰的仿真结果表明,所提方法可满足跨省区送电水电站复杂运行约束,有效响应各受端电网的高峰负荷需求,具有显著的调峰效果。     

基于MILP-ANN方法的低碳智慧岛分布式发电管理模型

研究了低碳智慧岛分布式能源体系及供能模式,在此基础上构建了基于混合整数线性规划(Mixed Integer Linear Programming,MILP)和人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)相结合的分布式电源发电管理模型,由此安排各分布式电源的出力,并通过算例对比分析了基于MILP-ANN模型和基于MILP模型的计算结果,验证了所提出模型的合理性和先进性。     

考虑机组穿越振动区风险的水电站AGC日前经济负荷分配策略研究EI北大核心CSCD

为协调水电站AGC负荷分配"安全、实时、经济"复杂关系及最大化提升水电站AGC机组联合避振能力,系统地提出一种考虑机组跨越振动区风险的水电站AGC日前经济负荷分配策略。综合考虑机组最大最小技术出力、汽蚀振动区、水头影响出力受阻等复杂约束,首先基于机组可运行区、机组可运行区间数、组合可运行区、组合可运行区间数等相关概念,提出了一种考虑负荷分布特性的机组穿越振动区风险评估方法。其次,针对水电站AGC日前负荷分配问题,结合水电站AGC机组关于穿越振动区的安全性需求,构建了基于穿越振动区风险控制的经济负荷分配模型。最后运用双层动态规划方法对模型进行求解。仿真结果表明,较传统方法而言,文中策略可有效减少机组穿越振动区次数,具备良好的机组穿越振动区风险控制能力,满足工程实际需求,具有广泛实用性。     

复杂约束下梯级水电站短期厂网协调多目标MILP模型

随着电力系统负荷的增长及峰谷差的加大,电力消费结构不断优化.电网侧期望水电利用灵活启停特性充分参与电网调峰,以减小系统的峰谷差.电厂侧则在调度过程中追求梯级电量最大,以实现效益最大化.为协调厂网两侧对梯级出力过程的矛盾需求,同时满足厂网两侧复杂的约束条件,以梯级水电站的机组为调度单元,选取梯级发电量最大和电网剩余负荷峰谷差最小为目标函数.充分考虑电网侧联络线约束及电站侧尾水顶托、限制出力曲线、不规则振动区等与水头相关的复杂约束并线性化处理,构建了复杂约束条件下厂网协调多目标短期混合整数线性规划模型,对多目标函数进行归一化处理并采用权重法转化为单目标函数,利用Gurobi商业求解器进行模型求解.中国红水河梯级水电站的实际应用表明所提模型可获得兼顾厂网两侧目标期望的梯级发电计划.     

Mixed-integer nonlinear approach for the optimal scheduling of a head-dependent hydro chain

This paper is on the problem of short-term hydro scheduling (STHS), particularly concerning a head-dependent hydro chain. We propose a novel mixed-integer nonlinear programming (MINLP) approach, considering hydroelectric power generation as a nonlinear function of water discharge and of the head. As a new contribution to earlier studies, we model the on–off behavior of the hydro plants using integer variables, in order to avoid water discharges at forbidden areas. Thus, an enhanced STHS is provided due to the more realistic modeling presented in this paper. Our approach has been applied successfully to solve a test case based on one of the Portuguese cascaded hydro systems with a negligible computational time requirement.     

Short-term operation scheduling of a hydropower plant in the day-ahead electricity market

This paper presents a novel approach to solve the short-term operation scheduling problem of a hydropower plant that sells energy in a deregulated electricity market with the objective of maximizing its revenue. This paper proposes a nonlinear programming based scheduling model that determines both the optimal unit commitment (start-ups and shut-downs scheduling) and the generation dispatch of the committed units (hourly power output). The power generated by each hydro unit is considered as a nonlinear function of the water discharge and the volume of the associated reservoir. The dependence of the units’ operating limits (maximum and minimum water flows) on the actual gross head has been also taken into account in this model. The results from a case study are also presented to illustrate the application of the proposed approach in a real hydro plant.     

极端风况下风电场群电压协调控制策略

风速波动导致的风电机组有功功率波动是引发风电电压问题的根源,需要针对不同风况研究对应的电压控制策略。极端风况下风电场群运行状态变化巨大,而本地无功连续调节设备的闭环控制能力有限,故提出一种基于超短期风功率预测,能够分别对极端风况发生前、后的风电场群及附近地区电网电压进行预防控制和校正控制的电压协调控制策略;其优化算法能够将此非线性混合整数规划问题,通过考虑有功变化的无功-电压灵敏度方法,解耦成为一个包含混合整数线性规划和非线性代数方程组求解子问题的迭代过程。通过算例证明了传统闭环控制方法的局限性,以及本文策略在电压控制和均衡风电场内馈线电压方面的优越性,为解决极端风况的高电压脱网问题提供一种有效方法。     

一洞多机引水式水电站短期负荷分配方法

我国许多大型水电站采用一洞多机长距离引水发电模式,短期负荷分配面临机组间水力相互干扰、水头计算困难等问题,建模及求解极其困难。考虑到一洞多机式电站机组间水力联系复杂,采用两阶段建模求解：第一阶段建立考虑持续时段约束的水电机组开停机优化模型,结合启发式搜索策略和逐步优化算法确定开机隧洞及最优开停机组合方式;第二阶段建立以电定水准则的负荷分配模型,采用动态规划方法进行给定开停机方式下机组间的负荷最优分配。以红水河某水电站枯水期不同负荷率典型日分配为例,结果表明所提方法具有较强的实用性,可满足实际运行要求。     

A dynamic model for coordination of generation and transmission expansion planning in power systems

This paper presents a new dynamic approach on the expansion planning problem in power systems. First, the coordination between generation system expansion and transmission system expansion has been formulated as a mixed integer nonlinear programming (MINLP) problem. Then, it has been shown that this MINLP model cannot be efficiently solved by the traditional MINLP solvers. Since the nonlinear term comes from the multiplication of a binary variable by a continuous one, a Benders decomposition approach has been employed to convert the MINLP formulation into a mixed integer linear programming (MILP) master problem, and a linear programming (LP) sub-problem. Besides, different times of construction have been considered for different transmission and generation facilities. In addition, a clustering based algorithm has been proposed to evaluate the reliability of the system at hierarchical level II (HLII). Since this dynamic planning method is an upgraded version of a recent developed static model, the result from both methods have been also compared. A simple 6-bus test system and IEEE 30-bus system have been selected to confirm the effectiveness of the introduced method.     

基于动态孤岛混合整数线性规划模型的主动配电网可靠性分析

为了得到配电网最优孤岛划分的准确方案,准确评估分布式电源（distributed generation,DG）接入对提升配电网可靠性的有益效果,文章提出了基于混合整数线性规划（mixed integer linear programming,MILP）的多时段动态孤岛划分模型,并基于序贯蒙特卡洛模拟提出了考虑故障状态下动态孤岛的可靠性评估流程。动态孤岛划分模型考虑了分布式电源和负荷的波动性,并建立了分布式电源和和负荷的功率时序模型。通过建立支路功率与节点状态的线性逻辑约束保证故障期间孤岛的辐射状拓扑结构,以改进的RBTS-BUS6系统为例,对含分布式光储的主动配电网（active distribution network,ADN）进行可靠性分析,结果表明文章所提出的电力孤岛模型能最大范围地恢复供电,并有效提高配电网的可靠性水平。     

恒运电厂2×210MW机组循环水系统经济调度分析

循环水泵耗电量占火力发电厂厂用电的比例仅次于给水泵,循环水系统的经济运行不但可以降低泵的耗功,而且也影响汽轮发电机组的输出功率。火电厂的循环水系统经济运行问题是一个有等式和不等式约束的非线性规划问题,针对恒运电厂2×210MW机组的循环水系统,考虑了环境温度和机组热负荷变化因素,通过非线性规划模型进行了优化计算,确定了经济调度的方案,其结果为该厂循环水泵系统的优化运行提供了依据。     

抽水蓄能电站调节库容与经济效益关系的研究

本文应用数学规划和概率方法分别建立了抽水蓄能电站静态效益和动态效益计算数学模型，以电网年费用和停电损失费用最小为目标，采用等效替代法，研究了仙游抽水蓄能电站的静态效益和动态效益，及其与调节库容的关系，分析了水文年、火电机组最小出力及增荷速度、水电机组运行方式、抽水蓄能电站容量划分、燃气电站运行时间、负荷预测偏差等因素对仙游抽水蓄能电站调节库容和经济效益的影响。