基于奔德斯算法的安全约束机组组合方法

针对采用混合整数规划算法直接求解安全约束机组组合,将使计算效率大幅度降低,而利用奔德斯算法求解则存在着算法振荡和受系统规模制约求解效率下降的问题,提出了一种基于奔德斯算法的安全约束机组组合新方法。该方法在奔德斯算法的基础上,通过纳入新增越限约束校正环节,控制了奔德斯割的寻优方向,通过增加起作用约束识别环节,缩小了奔德斯算法的寻优空间,进而提高了安全约束机组组合优化问题的求解效率。6机3节点和54机118节点算例验证了所提方法的有效性。     

机组组合算法中起作用整数变量的辨识方法

应用成熟的数学规划方法求解机组组合问题是当前的发展趋势,但是整数变量太多使得该问题的求解效率太低。在深入研究机组组合的模型特点以及电力系统的物理本质的基础上,提出了混合整数规划问题中起作用整数变量的新概念,据此提出了能够综合考虑系统时段耦合约束、网络安全约束以及机组启停费用的规范化起作用整数变量辨识方法。通过对起作用整数变量进行组合优化计算,将不起作用整数变量直接转化为连续变量求解,有效缩小了机组组合的寻优空间,在不影响机组组合最优解的前提下,提高了求解效率,对大幅度提高机组组合的计算效率和应用水平具有重要的价值。理论分析和算例测试验证了该方法的有效性。     

含储能系统和大型风电场并网电力系统机组组合研究

为提高系统运行的灵活性和稳定性,在含风电场的机组组合问题中引入储能系统,将含风电场和储能系统的机组组合问题描述为含0-1变量的混合整数优化模型,在模型中体现了储能系统对系统旋转备用容量的影响。采用分支定界的思想,将整数变量松弛为实数变量,利用改进粒子群算法来迭代求解。以6机和某10机39节点系统为算例,对传统的机组组合模型和含ESS的机组组合模型进行了比较,计算结果验证了该模型和解法的有效性。     

基于动态搜索线性混合整数法的机组组合新算法

针对常用机组组合算法计算量过大的问题,提出了一种基于动态搜索的线性混合整数规划法,该方法在基于分支的线性混合整数规划法的计算框架中引入了动态搜索的概念,采用单独考察与时间相关的约束和功率约束等措施来减少进入分支阶段的数量,在实际运用中,可针对不同规模的系统通过调节计算参数灵活地控制计算时间和计算精度。算例分析结果表明,该方法快速、有效,适合求解大规模电力系统安全约束机组组合问题。     

从NP-Hard到多项式时间算法的大规模机组组合近似线性规划:双重凸包模型

机组组合优化是电力系统经济运行的核心模型之一,通常以成本最小为目标函数,满足电力系统运行的物理约束和安全约束。从数学模型上讲,机组组合为混合整数规划问题,其本质是一个NP-hard问题。随着系统规模的增加,整数变量随之增加,其计算复杂度也会急剧增加。为了克服“维数灾”的挑战,该文基于单机组凸包理论将单机组凸包扩展到多机系统,建立考虑安全约束的大规模机组组合问题的凸包模型,即双重凸包模型。进而,设计双重凸包嵌入多机组机组组合的策略和多项式时间内的可行解构造方法,解决了机组对不同凸包的适应性问题和多机组凸包松弛性引起的最优解非0-1解问题。双重凸包模型将混合整数规划近似转化为线性规划,无需任何整数变量,实现机组组合求解复杂度从NP-hard到多项式时间的重要突破,适用于大规模电力系统机组组合模型。多个省级实际电力系统的仿真证明所提方法计算效率比纯混合整数规划提高1～2个数量级。     

含抽水蓄能电网安全约束机组组合问题的混合整数线性规划算法

抽水蓄能机组的投运对电网发电调度计划的制定具有很大影响,建立了含抽水蓄能机组电网的安全约束机组组合模型。以考虑了抽水蓄能机组启停费用的所有机组总运行费用为目标函数,根据抽水蓄能机组的不同运行工况给出旋转备用容量的解析表达式,同时在系统功率平衡约束中考虑了网络损耗的影响,并考虑了抽水蓄能机组的运行调度约束及网络安全约束。为了保证模型求解的可靠性和提高模型求解的计算效率,将目标函数进行分段线性化,并根据抽水蓄能机组的运行特点将其旋转备用容量约束等价转化为线性表达式。同时采用一种动态分段线性化方法近似逼近网络损耗,从而将机组组合模型转化为混合整数线性规划模型,并采用成熟的数学优化求解器CPLEX进行求解。对某实际23机306节点电网算例的计算结果表明,所提出的混合整数线性规划调度模型的网损逼近效果合理正确,算法求解速度快,具有较好的工程实用价值。     

定制化求解机组组合混合整数线性规划模型的固定—推断法

为了突破机组组合算法的自主可控问题,基于开源混合整数线性规划求解器CBC,提出一种快速获取机组组合问题可行解的固定—推断法。首先将机组组合模型转换为推断标准模型,然后按重要性对所有整数变量进行排序。并利用约束违反函数依次确定整数变量的值,实现整数变量的固定,利用约束关系推断出与其相关的整数变量值。最后经过多轮的固定—推断可以实现所有整数变量的取值,从而求解一个线性规划问题即可得到各机组的出力。仿真结果表明,所述算法能有效求解大规模机组组合问题,可在更短时间内获取质量较好的可行解。与CBC求解器结合,能显著提升CBC求解器对于机组组合问题的求解效率。此外,所述算法还具备在其他求解器上进行定制的潜力。     

光伏并网下考虑电网安全约束的机组组合

基于Benders算法提出了一种求解光伏并网下考虑安全约束机组组合方法,借鉴两层分解思想,将其分解为无安全约束机组组合和考虑安全约束机组组合的线路潮流检测问题,形成了适合于混合整数规划问题的主问题和子问题的计算方法。针对主问题的检测引入了发电机输出功率转移分布因子及惩罚变量,从安全性和经济性角度实现对该机组组合问题的优化。在MATLAB和CPLEX中以加入光伏的IEEE14系统为测试算例进行仿真,结果显示在满足安全约束的前提下机组组合的总运行成本较无光伏并网时有所下降,表明该方法可以合理协调机组组合中的安全性与经济性。     

大规模机组组合问题计及网络约束的线性化求解方法

为了提高求解机组组合问题计算效率,给出线性化方法,将目标函数分段线性化,将启机费用作为约束并将其线性化,同时将网络安全约束通过直流潮流模型进行线性化,从而建立较完备的混合整数线性规划的机组组合模型。采用世界上广为流行的CPLEX优化求解器求解,在对偶间隙设定为较合理的情况下,求解速度快。不同测试算例表明,该方法速度快,精度较高,能够求解较大规模的机组组合问题。     

大规模机组组合问题计及网络约束的线性化求解方法

为了提高求解机组组合问题计算效率,给出线性化方法,将目标函数分段线性化,将启机费用作为约束并将其线性化,同时将网络安全约束通过直流潮流模型进行线性化,从而建立较完备的混合整数线性规划的机组组合模型.采用世界上广为流行的CPLEX优化求解器求解,在对偶间隙设定为较合理的情况下,求解速度快.不同测试算例表明,该方法速度快,精度较高,能够求解较大规模的机组组合问题.     

含风电场群的区域电网两层多阶段电压协调控制方法

为了改进单纯的混合整数规划法在求解大规模机组组合问题时难以在合理时间内求得满意优化解的问题,提出了一种基于启发式的混合整数规划算法。该算法根据机组开停的内在机理,通过综合分析机组开停特性与负荷曲线特性,基于改进优先顺序法以确定部分整数变量,以此为基础结合混合整数规划法求解大规模机组组合问题,达到提高计算速度、扩大计算规模的目的。将所提算法应用于多个标准算例并与现有文献进行参照对比,验证了所提算法的正确性与高效性。将该算法应用于某实际电网,验证了该算法的实用性。     

基于启发式混合整数规划法求解大规模机组组合问题

为了改进单纯的混合整数规划法在求解大规模机组组合问题时难以在合理时间内求得满意优化解的问题,提出了一种基于启发式的混合整数规划算法。该算法根据机组开停的内在机理,通过综合分析机组开停特性与负荷曲线特性,基于改进优先顺序法以确定部分整数变量,以此为基础结合混合整数规划法求解大规模机组组合问题,达到提高计算速度、扩大计算规模的目的。将所提算法应用于多个标准算例并与现有文献进行参照对比,验证了所提算法的正确性与高效性。将该算法应用于某实际电网,验证了该算法的实用性。     

机组组合的改进自学习粒子群算法

安全约束机组组合是混合整数规划问题,找到高效稳定求解此问题的算法很重要。文中提出了一种新型的离散粒子群求解机组组合问题,通过松弛模型辨识出机组中必开必停的情况,减少离散变量数目,并结合机组组合问题的特性提出了对应的改进自学习策略,能较好地解决含安全约束的机组组合问题。此外,给出了一种初始粒子群生成策略,提高粒子质量。以IEEE30和IEEE118两个标准节点系统为测试算例,通过与传统算法和商业软件包CPLEX的数据对比发现此算法能较快找到最优解或次优解,效率高计算结果稳定,证明该方法可行高效。     

含风电的高维多目标安全约束机组组合问题求解方法

建立了最小化系统总运行费用、总网损、总购电费用和污染气体排放量4个目标的含风电场、储能电站和抽水蓄能电站的多目标安全约束机组组合模型。采用凸松弛法将安全约束机组组合的混合整数非线性规划模型转化为混合整数凸规划模型以降低模型求解的计算复杂度,并提出求解四目标优化问题Pareto前沿的方法。首先采用Spearman相关系数法选出一个次优目标,利用ε-约束法将四目标优化问题转化为一系列三目标优化问题;再根据规格化法平面约束法求解每个三目标优化问题的完整Pareto前沿曲面,从而得到三维空间中四目标优化问题的Pareto前沿曲面簇。通过对修改IEEE9节点系统和某实际电网的计算结果表明,所提出的模型和算法能够快速有效地获得四目标优化问题的均匀分布Pareto最优解集。     

基于分布式计算的月度机组组合高效算法设计

月度机组组合是电力系统中长期运行方式安排的重要内容。为解决传统以"内点法+混合整数规划"为核心的求解算法在解决大规模月度机组组合问题时计算效率较低的问题,本文提出了一种基于混合维度粒子群分布式算法的月度机组组合高效计算方法。混合维度粒子群算法以传统粒子群算法为基础,通过将原种群根据其混合整数变量拆分为多个互不重叠的子种群,将原串行计算问题等效转变为并行问题,从而可利用多个子计算服务器同时求解,提升计算效率。最后基于某省级电网实际数据构造的算例表明,相较于传统粒子群算法,分布式计算能大幅提高月度机组组合问题的计算效率,同时计算效率随计算服务器增加而提升,对解决当前电网规模不断扩大下的月度机组组合高效计算问题具有显著效果。     

融冰计划与机组组合的协同优化

为了保证覆冰电网的安全经济运行,该文提出融冰计划与机组组合的协同优化模型与求解方法。首先,建立线路覆冰厚度变化与融冰计划特性约束,保证线路的覆冰厚度不会超过其设计值。在此基础上,将其与机组组合模型结合实现协同优化。由于所提模型为大规模的非线性、非凸优化问题,引入辅助变量将原模型转换为混合整数线性优化模型;采用拉格朗日松弛,将该混合整数线性模型分解为机组组合与融冰计划子问题迭代求解;并提出加速策略以提升协同模型的求解效率。在IEEE RTS-79系统中进行算例分析验证所提模型与算法的有效性。结果表明,所提融冰计划模型能实现覆冰电网的安全、经济运行。     

求解机组组合问题的改进混合整数二次规划算法

混合整数二次规划(MIQP)算法求解机组组合问题具有全局优化能力,但是针对大规模优化问题,其计算速度和计算精度将受影响.文中提出了求解机组组合问题的改进MIQP算法.该算法的核心思想是引入了松弛和解耦2种改进策略.通过求解松弛整数变量的二次规划模型,首先获得机组组合的下界空间,然后再通过拉格朗日解耦算法获得机组组合的上界空间,进而在上下界确定的寻优空间内采用MIQP算法进行再优化.不同测试算例表明,改进的MIQP算法快速且有效,可以降低优化问题的复杂度,显著减少计算时间.     

考虑光伏不确定性的安全约束机组组合

基于区间估计理论,提出一种求解考虑光伏出力不确定性的安全约束机组组合(SCUC)方法。对于系统预测误差的不确定性模型,允许所做决策在一定程度上不满足模型约束条件,采用置信度控制不满足约束的风险,并考虑不确定性的极限情况。利用Benders分解算法,将不确定SCUC模型分解为无SCUC和考虑SCUC的线路潮流检测问题,形成适合于混合整数规划问题的主问题和子问题求解的计算方法 ,从经济性和安全性角度实现对考虑光伏不确定性的SCUC问题的优化。以光伏并网的WSCC 9节点、3机组系统为研究对象,在MATLAB编程环境中调用优化软件包CPLEX对混合整数规划问题模型进行求解,结果表明该方法可以简单、高效地解决含光伏及负荷预测误差不确定性的SCUC问题。     

基于分层分枝定界算法的机组组合

针对常规机组组合算法计算量大、计算精度不高的问题,提出了一种分层分枝定界算法.该算法采用分层求解策略,对传统机组组合模型进行线性化处理,进而基于线性规划算法求解松弛整数变量的线性化机组组合模型,通过取整策略形成初始分枝,作为分枝定界算法的上层;采用经典广度优先搜索算法的节点搜索策略,以及考虑负荷备用和机组启停时间约束并结合最大、最小边界的分枝策略,不断进行分枝、定界和剪枝获得下层问题的最优解.不同测试算例分析表明,所提出的分层分枝定界算法快速、稳定,能够考虑机组爬坡约束,可以在保证合理计算时间内有效提高求解精度.     

计及潮流约束的水火电力系统机组组合问题的分解–协调算法

针对传统机组组合研究中因模型不够完善、约束过于简化而引起的计算准确度低和系统安全性差的缺陷,建立了考虑潮流方程和水电精确出力的水火机组组合(hydrothermal unit commitment,HTUC)模型。围绕该模型,文中首先采用广义Benders分解算法将其划分为一个混合整数线性规划主问题和一个非线性规划子问题;然后将该子问题按时段进一步分解为T个规模较小的子问题,T为调度周期。其中,主问题对应于传统的水火联合调度(hydrothermal scheduling,HTS),子问题则是包含电压、无功等变量的约束潮流(constrained power flow,CPF)。主子问题之间通过可行割进行协调,并以交替迭代的方式获得原问题的解。最后对含有46台火电机组、8个梯级水电厂的IEEE 118节点系统进行计算,测试结果表明所提算法能在较少的时间内获得高质量的解,从而为大规模机组组合问题的求解提供参考。