计及需求响应不确定性的电-气耦合配网系统动态分布鲁棒优化

需求侧负荷波动和天然气管存动态特性给电-气耦合配网系统的调度运行带来了较大挑战。针对需求响应不确定性和天然气动态特性,提出了一种机会约束与Wasserstein距离相结合的电-气耦合配网系统分布鲁棒动态优化模型。首先,考虑可削减、可转移、可替代3种需求响应负荷及天然气传输的管存特性,构建了确定性的电-气耦合配网动态优化模型。其次,针对需求侧电负荷、气负荷的不确定性,基于衡量不同概率分布之间Wasserstein距离的分布鲁棒方法,构建不确定变量的概率分布模糊集。由于传统的分布鲁棒优化未考虑不等式约束的不确定性,结合机会约束将含不确定变量的不等式约束成立的期望概率,限定在最低允许的置信水平之上,以提高模型的可靠性。最后,通过对偶理论和条件风险价值近似将所提模型转化成线性规划问题进行求解,在修正的33节点配电网和比利时20节点配气网组成的电-气耦合配网系统进行仿真实验,结果表明所提模型可有效降低运行成本,提高风电的消纳能力。     

基于风电预测误差聚类的分布鲁棒含储能机组组合

为应对风电不确定性给电力系统调度带来的难题,提出了一种基于风电预测误差聚类的分布鲁棒含储能机组组合模型。首先,基于狄利克雷过程高斯混合模型对风电预测误差进行聚类,建立了数据驱动的风电预测误差模糊集,并进一步建立了考虑风电场间风电预测误差相关性的不确定集。接着提出了考虑储能的分布鲁棒机组组合模型,建立了考虑储能系统循环老化成本的目标函数。针对该模型min-max-max-min的4层结构,将其分解为两阶段问题,在第1阶段中引入运行域变量、爬坡事件约束与储能能量约束,以消去第2阶段中的动态约束,并将第2阶段问题通过KKT条件转化为单层问题,然后采用列约束生成算法对两阶段问题进行求解。最后,通过IEEE 6节点以及IEEE 118节点的算例分析,证明了所提模型的鲁棒性和有效性。     

基于矩不确定性的虚拟发电厂分布鲁棒机组组合

由于分布式能源输出的随机性使得虚拟发电厂难以向独立系统运营商提供具体物理参数。为此,本文建立基于高阶矩模糊集的分布鲁棒优化模型来评估虚拟发电厂的物理特性。首先采用虚拟净负荷的矩信息（例如均值和协方差）来描述风电输出功率和负荷需求的不确定性;然后,在第1阶段优化虚拟发电厂的机组组合,在第2阶段优化机组出力和储能充放电,建立虚拟发电厂的两阶段分布鲁棒优化模型;最后,结合对偶变换将虚拟发电厂分布鲁棒机组组合模型转化为二次二阶锥规划模型,便于采用两阶段迭代求解。通过案例分析验证了本文所建立的虚拟发电厂分布鲁棒机组组合模型的有效性。     

考虑风电不确定性和相关性的多区域电网分布鲁棒经济调度

目前基于矩的分布鲁棒优化方法没有很好地考虑风电不确定参数间的相关性导致方法比较保守.考虑风电的不确定性和相关性,使用主元分析方法构建基于矩的分布鲁棒多区域电网经济调度模型的降维模糊集.将原始模型转化为半定规划模型,并采用延迟约束生成算法进行求解.算例仿真结果表明所提方法可以提高计算效率以及降低电网成本.     

考虑机会约束的配电网光伏并网容量分布鲁棒优化方法

传统的经验性概率分布描述分布式光伏出力的不确定性难以准确获取概率分布参数。为此,提出一种基于Kullback-Leibler散度的分布鲁棒优化方法来评估配电网分布式光伏的最大并网容量。首先,通过Kullback-Leibler散度来量化实际概率分布与经验性概率分布之间距离,建立分布式光伏出力不确定性的模糊集。在考虑节点电压和传输容量越限机会约束的情况下,建立了分布式光伏并网容量分布鲁棒优化模型。通过采用风险价值和样本平均近似方法将分布鲁棒优化模型转化为一个混合整数规划问题求解。在改进的IEEE-33节点系统的仿真结果表明了所提出分布鲁棒优化方法的有效性和鲁棒性。     

基于KL散度的含储能机组组合分布鲁棒优化方法

为应对风电场出力的波动性和随机性给机组组合带来的问题,提出了基于Kullback-Leibler(KL)散度的含储能机组组合的两阶段分布鲁棒优化模型。在电池储能的运行模型的基础,将电池储能模型嵌入到传统的火电机组组合模型中,建立了含储能的机组组合两阶段优化模型;基于KL散度构建了风电场出力的模糊集,形成了含储能机组组合的两阶段分布鲁棒优化模型,通过对偶变换和广义Benders分解将其转化成易于求解的混合整数凸优化模型进行求解。通过IEEE RTS 24节点系统仿真结果表明,所提出的分布鲁棒优化方法保守性优于鲁棒优化方法,经济性接近随机优化方法,且随着KL散度增大,机组组合成本缓慢增加。     

基于狄利克雷模型的分布鲁棒机组组合

在应对风电不确定性电源发电的机组组合决策中,针对风电随机过程难以表达为确切概率密度与分布的问题,提出基于非精确狄利克雷模型的分布鲁棒机组组合优化模型与求解方法。其核心体现在:首先,依据历史信息,采用非精确狄利克雷模型(impreciseDirichletmodel,IDM)构造包含风电输出功率所有可能概率分布的模糊集;其次,依据该模糊集,在满足一定置信水平下,推演风电输出功率不确定性区间的表达,从而使其与传统自适应鲁棒优化模型相衔接;由此,构建了分布鲁棒优化决策模型,同时采用列约束生成(columnandconstraintgeneration,CCG)算法对其求解;最后,通过IEEE118节点系统算例,验证模型和方法的有效性。     

考虑传输线重构的电气综合能源系统分布鲁棒扩展规划模型

针对综合能源系统扩展规划模型多采用随机优化处理系统负荷需求增长不确定性问题,且场景信息缺失,易造成随机优化结果经济性与可参考性低的情况,提出一种以系统综合成本最小为目标函数、考虑传输线重构的两阶段电气综合能源系统分布鲁棒扩展规划模型.第一阶段为考虑综合能源负荷预测和传输线重构的扩展规划模型;第二阶段为计及机组调整出力与天然气能流的综合能源负荷需求不确定条件下的分布鲁棒模型,其中不确定概率分布集合采用1-范数约束.所提模型采用列与约束生成算法求解,并在IEEE-RTS24节点与比利时20节点系统中进行校验.结果表明分布鲁棒模型能够在对象信息量较少或不足的情况下基于较大置信区间范围提供灵活决策方案,应对综合能源负荷需求不确定性问题更具优势.     

分布不确定性条件下的N-k分布鲁棒优化机组组合

为降低鲁棒优化方法的保守性和随机优化方法的复杂性,增强电力系统应对偶发线路故障扰动的能力,提出了一种分布不确定性条件下的N-k安全准则的分布鲁棒机组组合模型.根据有限历史样本数据,在满足一定置信水平的条件下,基于非精确Dirichlet模型方法构造包含真实N-k故障概率分布的模糊集,用以描述输电线路故障概率分布的不确定...     

分布式光伏电站接入配电网的分布鲁棒优化配置方法

随着分布式光伏(Distributed Photovoltaic, DPV)电站接入配电网的规模日益增大,光伏出力的不确定波动特性造成配电网运行状态的频繁波动,故对接入配电网的DPV电站进行合理规划对于配电网的安全运行尤为重要。针对DPV电站接入配电网的并网点和容量选择问题,以并网位置节点和配置容量同时作为决策变量,并考虑DPV出力的不确定性,建立了DPV电站接入配电网的并网点和容量选择的分布鲁棒优化配置模型。以当地光照强度和环境温度的历史数据计算出的DPV电站单位容量光伏的日出力曲线作为数据驱动构建出基于KL散度的模糊集。通过优化计算出模糊集中最大和最小期望的概率分布以得到单位容量光伏出力不确定波动的范围,将分布鲁棒优化模型转化为鲁棒优化模型,并采用Benders分解法求解得到优化配置方案。最后,以某个实际180节点配电网为例进行仿真计算,并与确定性优化和传统鲁棒优化方法进行对比分析。验证了所提出的分布鲁棒优化方法既能够保证在光伏出力不确定波动下配电网的安全运行,又能够克服鲁棒优化方法的保守性,使求得的配置方案在经济性和鲁棒性之间达到良好的平衡。     

一种考虑网络损耗及线路过负荷的火力发电机起停计划方法

以面向实际应用为目的，提出了一种考虑输电网络损耗及线路过负荷约束的火力发电机起停计划方法。首先用动态规划法建立一个不含约束条件的初始解，然后运用启发式方法对初始解进行修正使之逐个满足各约束条件得到运行可能解，并通过修改各发电机的起动优先顺序使此过程反复进行直至得到（准）最佳解。在此过程中引入最优潮流计算考虑输电网络损耗及线路过负荷等网络因素对发电机起停计划的影响成为可能，并提出一种调节发电机出力和改变发电机起停计划相结合的消除线路过负荷的方法。在一个8机44母线的测试系统上对提案方法进行了各种条件下的试算，验证了所提出的方法对解决考虑网络因素影响的发电机起停计划问题有效性。计算结果还表明：不仅线路过负荷起停计划问题的有效性。计算结果还表明：不公线路过负荷约束，网络损耗也对发电机起停 计划有较大影响。     

A solution to security constrained non-convex economic dispatch problem by modified subgradient algorithm based on feasible values

A security constrained power dispatch problem with non-convex total cost rate function for a lossy electric power system is formulated. Then, an iterative solution method proposed by us and based on modified subgradient algorithm operating on feasible values (F-MSG) is used to solve it.Since all equality and inequality constraints in our nonlinear optimization model are functions of bus voltage magnitudes and phase angles, off-nominal tap settings and susceptance values of svar systems, they are taken as independent variables. Load flow equations are added to the model as equality constraints. The unit generation constraints, transmission line capacity constraints, bus voltage magnitude constraints, off-nominal tap setting constraints and svar system susceptance value constraints are added into the optimization problem as inequality constraints. Since F-MSG algorithm requires that all inequality constraints should be expressed in equality constraint form, all inequality constraints are converted into equality constraints by the method, which does not add any extra independent variable into the model and reducing the solution time because of it, before application of it to the optimization model.The proposed technique is tested on IEEE 30-bus and IEEE 57 bus test systems. The minimum total cost rates and the solution times obtained from F-MSG algorithm and from the other techniques are compared, and the outperformance of the F-MSG algorithm with respect to the other methods in each test system is demonstrated.     

高比例风电电力系统考虑频率安全约束的机组组合

高比例风电接入电力系统导致转动惯量和一次调频能力降低,功率扰动下的频率安全问题凸显,机组组合中需要考虑频率安全约束。首先提出了一种简单实用的频率安全约束条件,当系统满足该约束条件时,给定功率扰动下的最大频率偏差将保持在设定限值内。将该约束条件纳入机组组合模型,同时考虑风电出力为预测区间上下限值时系统仍能够承受给定的功率扰动,建立了考虑风电功率不确定性与频率安全约束的机组组合模型。仿真结果证明,所提出的机组组合模型考虑了风电功率的不确定性,同时也能满足系统发生大功率扰动下的频率安全需要。     

一种计及静态安全约束机组组合的有效算法

以直流潮流模型为基础,将计及电网静态安全约束的机组组合问题分解为无安全约束的机 组组合问题和计及电网静态安全约束的优化潮流问题2个子优化问题。通过在后者中引入虚拟变 量来反映机组组合对输电元件传输限制的牵制及影响,并借用虚拟变量和发电转移因子,构建前者 与后者间关联的补充约束条件,从而形成前者随后者变化的影响机制及优化方向的修正手段,由此 提出了2个子优化问题间交替求解的算法。该算法充分兼容现有成型方法,符合电力系统实际,对 解决电网静态安全对机组组合制约现象,以及对机组组合方案评价,有良好的适应性。     

A method for unit commitment with transmission losses and flow constraint

Researches on the unit commitment with transmission network have been reported recently. However, most of these researches mainly discussed the security constrained unit commitment, while the relationship between unit commitment and transmission losses was not considered. However, from the standpoint of operating reserve for ensuring power supply reliability, a unit commitment considering transmission losses is required. Further, under the deregulation and liberalization of the electric power industry, not only the line's security but also transmission losses are expected to play an important role in calculating the network access charge, and unit commitment taking into account transmission losses is also desired from this viewpoint. In this paper, a unit commitment approach with both transmission losses and line flow constraint is presented. Based on a heuristic iterative optimization method, first, an initial schedule is created by using a successively decommitting unit approach that is proposed in this paper. Then, we determine constraints included in the unit commitment schedule by a heuristic iterative optimization approach, in which an algorithm able to get rid of line overload by DC optimal power flow is developed. Through numerical simulations on two test power systems, the effectiveness of the proposed method is shown. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 142(4): 9–19, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10116     

计及N-k网络安全约束的二阶段鲁棒机组组合

为提高调度决策的安全性以增强其应对偶发线路故障扰动的能力,文中提出一种计及N-k网络安全约束的二阶段鲁棒机组组合模型。首先,介绍了2种当前研究中采用的N-k不确定集合,并对集合特点进行了阐述;其次,基于2种N-k不确定集合,构建了一般形式的二阶段鲁棒机组组合模型。其中,第一阶段为线路故障前的机组启停决策;第二阶段为观测到线路故障最坏情况下的经济调度决策。所提模型可采用列与约束生成(CCG)算法将第一阶段、第二阶段问题分别对应转化为主问题与子问题进行迭代求解,并且运用对偶原理和线性化技术,可将主问题与子问题均转化为混合整数线性规划(MILP)模型。最后,通过对IEEE 14节点及IEEE 118节点系统的测试分析,验证了所提模型的有效性。     

基于多场景风险分析的含风电互联电网机组组合策略研究

为保证电力系统可靠运行,日前机组组合应考虑电网中不确定性因素所带来的风险。大规模风电并网给电力系统运行引入了更多的不确定性,电网互联一定程度上可削弱风电不确定性对电网运行的影响,但同时也增大了日前机组组合问题的复杂度。为了在有限的计算时间内获取计及风险的可行的机组组合方案,需要筛选典型场景来衡量电网运行风险。在风电、负荷预测误差的基础上设置了互联电网机组、联络线强迫停运场景集,构建了互联电网弃风电量期望（expected wind power curtailed,EWPC）和电量不足期望（expected energy not supplied,EENS）风险量化指标,并将其以罚函数的形式引入目标函数,建立了计及多场景运行风险的多区域互联电网安全约束机组组合模型,经两区域12节点系统验证了机组组合策略的正确性和有效性。     

考虑输电网络影响的火电机组优化组合的一种实用算法

提出一种考虑输电网络损耗及线路过负荷的火电机组优化组合的实用算法。用动态规划法建立一个初始解,运用启发式手法对初始解进行修正,使之逐个满足各约束条件,得到运行可能解,并通过更新发电机起动优先顺序使此过程反复进行直至得到(准)最佳解。在求解过程中引入最优潮流计算,使考虑输电网络损耗及线路过负荷等网络因素对发电机组优化组合的影响成为可能,并提出一种调节发电机出力和改变发电机组合相结合的消除线路过负荷的方法。在IEEE-118母线(36机)系统上对所提出的算法进行了各种条件下的仿真计算,考察了网络损耗及线路过负荷对发电机组优化组合的影响,验证了所提算法对解决考虑输电网络因素影响的发电机组优化组合问题的有效性。