需求响应分布鲁棒建模及其大规模潜力推演方法

需求侧资源的多样性、分散性使得小范围示范工程采集的响应模型很难推广到大容量客户群体,文中拟基于小样本需求响应数据完成需求响应特性泛化建模及其大规模潜力推演工作。首先,构建响应随机参数的分布鲁棒模糊集。其次,基于主成分分析法挖掘小样本用户用电与其响应死区拐点与饱和区拐点的关系,采用共性与个性结合的方式实现大规模泛化过程中一般用户响应关键参数的获取,最终实现基于小样本数据的大规模需求响应潜力推演。算例表明,所提需求响应潜力量化方法充分考虑了用户响应的随机性,对行业共性特征及用户个性特征都进行了较好刻画。研究成果一方面可支撑针对示范工程范围内小样本用户的需求响应特性精准建模,另一方面可支撑对未来场景下大容量客户群体的响应能力推演评估。     

基于自适应步长ADMM的柔性配电网光-储协同分布鲁棒优化配置

针对柔性配电网的显著分区特征以及光伏出力的不确定特性,提出了一种区域间分布式优化及区域内两阶段优化方法,建立了基于自适应步长交替方向乘子法的光-储协同分布鲁棒优化配置模型。基于耦合支路法将柔性互联装置解耦,通过一致性约束协调各区域间的边界条件,利用自适应步长交替方向乘子法进行全局迭代分布式优化。以最小化柔性配电网的投资运行总成本为优化目标,建立基于数据驱动的各子区域两阶段分布鲁棒优化模型,并提出一种交直流混合凸松弛方法处理非线性非凸模型以便快速求解。基于改进相对熵构建光伏典型出力场景的不确定概率分布模糊集,通过列与约束生成算法求解两阶段分布鲁棒优化模型。以改进的某实际293节点柔性配电网为算例验证所建模型的有效性。     

考虑灵活性的储能容量多阶段分布鲁棒规划

储能作为一种灵活性资源,具有促进新能源消纳和电力系统安全稳定运行的作用。然而受储能投资成本的制约,难以仅依靠大规模的储能满足系统的灵活性要求。为此,提出了一种考虑灵活性的电力系统储能容量规划模型,计及现有可调节的传统发电机组对灵活性的影响,并采用分布鲁棒机会约束描述新能源出力的不确定性;根据系统不同时间尺度的运行特性,综合考虑储能的投资成本、新能源出力的不确定性和系统运行的灵活性,建立了多时间尺度下的储能配置模型;采用多阶段迭代线性优化的方法提高求解效率。基于IEEE-RTS 24节点系统进行算例分析,结果验证了所提方法在求解储能配置容量方面具有较好的经济性和鲁棒性。     

基于柔性多状态开关的交直流配电网有功-无功优化调度

交直流配电网作为主动配电网的重要发展方向,协调其有功-无功资源以改善系统运行特性具有重要研究价值。首先,以基于多端柔性多状态开关(SOP)的交直流配电网为研究对象,计及储能、柔性负荷、SOP、光伏逆变器等关键设备运行约束,以及削峰填谷和电压偏移约束,构建了以运行成本最小为目标的交直流配电网有功-无功调度模型。然后,为适应光伏出力的随机性,构建了数据驱动的两阶段随机-分布鲁棒优化模型,并基于列与约束生成算法进行求解。最后,采用72节点和38节点交直流配电网作为算例,验证了模型的有效性。     

基于能量共享的综合能源系统群多主体实时协同优化策略

建设多主体参与的区域综合能源市场是中国能源市场发展的主要方向,但是综合能源系统一般规模较小,用能行为难以掌握,如何处理能源需求预测不准造成的能量偏差成为市场交易的关键问题。通过能量共享方式实现综合能源系统集群参与日前-实时市场,是处理能量偏差的有力途径。设计了基于供应侧多主体竞价互动、需求侧多主体能量共享的综合能源日前-实时市场框架。在此基础上,需求侧园区运营商内部通过能源枢纽模型进行运行优化,外部采用能量共享方式展开交易,并采用合作博弈的Shapley值法对多主体联合运营效益再分配,实现多主体实时协同优化。最后,算例分析表明所提的交易机制和能量共享策略能够在平抑能量偏差的同时有效提升市场各主体利益。     

基于鲁棒强化学习的配网潮流优化方法

传统深度强化学习在优化配网潮流时易受传感器观测误差等干扰,鲁棒性较差。对此,提出一种基于鲁棒强化学习的配网潮流优化方法。首先以最小化配网网损为目标,电压、潮流越限为安全约束,建立包含分布式发电、储能及负荷单元的配网潮流优化模型。然后将干扰建模为攻击智能体,对配网潮流优化主智能体的观测状态施加扰动,构建双智能体零和博弈鲁棒强化学习模型。最后提出一种双智能体–拉格朗日乘子–信任区域策略优化算法,配网潮流优化主智能体与攻击智能体同步训练、异步学习,相互对抗博弈。仿真结果表明,通过该方法训练的配网潮流优化智能体,能在不同类型的干扰下做出安全决策,提高了配网潮流优化的鲁棒性和安全性。     

计及需求响应和混合博弈含多微网主动配电网协调优化

针对含多类型微网的配电网安全经济运行问题,构建以各主体成本最小化为目标的混合博弈模型。首先,采用聚类方法削减场景,计及多类型负荷的综合需求响应构建主从博弈模型。配电网作为领导者,以运行成本最小为目标制定与微网交易电价,多类型微网作为跟随者在优化电价下形成合作联盟制定微网间交易电价和利益分配机制,通过优化交易电价和微网购、售电计划的耦合决策作用实现不同利益主体的双赢局面。其次,计及交互功率对配电网安全运行的影响,提出考虑配电网潮流的协调优化方法。针对模型特征,采用改进状态转移算法（ASTA）求解主体模型,从体模型采用Cplex求解器求解,主从模型相互影响获取混合博弈模型的均衡策略。最后,仿真结果验证了所提出方法的有效性和合理性。     

多类型源储协调互动的配电网分布鲁棒优化调度

分布式光伏、风电等可再生能源出力具有较强的随机性和不确定性,其大量并网给配电网的运行带来了极大的挑战。本文提出了一种多类型源储协调互动的配电网分布鲁棒优化调度方法,基于分布鲁棒优化理论,对配电网中传统离散设备、可再生能源以及储能决策进行协调优化,提高配电网运行的经济性和安全性,实现了配电网运行决策保守性与鲁棒性的有效平衡。首先,考虑多类型源储资源的协调互动,建立配电网优化调度模型,并将其转化为混合整数二阶锥规划的形式;其次,利用可再生能源出力场景集进行不确定性刻画,建立分布鲁棒优化模型,并通过列和约束生成算法进行求解;最后,在PG&E69节点系统上进行算例分析,验证了所提方法的可行性与准确性。     

考虑燃料电池汽车加氢负荷的电-氢系统协同优化运行

在建设新型电力系统背景下,为提高能源利用率,降低交通系统碳排放,促进配电网与交通网络融合,考虑燃料电池汽车加氢行为影响下负荷时空分布特性,构建计及燃料电池汽车交通流量与加氢行为的优化调度模型。首先,采用起止点对刻画燃料电池汽车交通流量模型,为模拟燃料电池汽车出行,采用Dijkstra算法搭建燃料电池汽车最短加氢路径模型。其次,针对可再生能源出力不确定性,基于Wasserstein距离建立风电功率预测误差模糊集,考虑电力-交通网络约束,并构建含加氢站优化调度的分布鲁棒优化模型。最后,利用强对偶理论将分布鲁棒优化模型转化为混合整数线性规划模型进行求解,采用改进的33节点配电网和24节点交通网对调度方法进行验证。结果表明,所提方法相比于鲁棒优化系统总成本有所降低,加氢站调度方案在保守和乐观之间达到平衡,实现加氢站与上级网络之间良性互动。     

基于区间优化的冷热电联供型多微网日前优化调度

冷热电联供型多微网系统日前优化调度需综合考虑源荷的不确定性、微网间热电功率交互及不同利益主体间的博弈。将各微网作为不同的利益主体,利用区间数描述风光分布式能源和冷热电负荷功率的波动性。以各微网中可控微源出力、可调度电负荷以及微网间的热电交互功率和交互电价为优化变量,建立目标为各微网运行成本最小的纳什议价合作博弈模型。将该非凸优化问题等价变换为两个凸优化子问题,并采用区间序关系和可能度将对应子问题的区间优化模型转化为确定性的凸优化模型。为保证用户的隐私,利用加速的交替方向乘子法对两个子问题进行了分布式求解。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性和合理性。     

基于碳足迹的可再生能源分布鲁棒协调优化配置

“电力零碳”是实现“双碳”目标的重要支撑,高比例可再生能源(renewable energy, RE)的不确定性给配电网规划带来了新挑战,基于此,建立基于碳足迹的RE分布鲁棒协调优化配置模型。首先,确定各类RE的全生命周期碳足迹系数。然后,考虑多种RE配置、运行等约束,以最小化配电网碳排放惩罚费用及RE安装成本为优化目标,通过二阶锥等手段将原模型进行混合整数二阶锥凸化以快速求解;为处理RE不确定出力因素,构建基于数据驱动的分层分布鲁棒优化规划模型。其次,结合RE典型历史数据,通过相对熵Kullback-Leibler(KL)散度约束不确定性出力概率分布模糊集,通过列与约束生成(columns and constraints generation, CCG)算法求解优化配置方案。最后,基于IEEE 33节点系统验证模型的有效性。     

基于分布鲁棒优化的光伏电站并网极限容量研究

针对光伏电站出力的不确定性,以及描述出力的概率分布函数难以准确获取的特点,提出将分布鲁棒线性优化理论用于研究光伏电站并网后的极限容量问题,建立了基于系统运行约束条件下的光伏电站极限容量的分布鲁棒优化模型,模型中的随机变量为太阳辐射强度,结合其上下限与期望来描述光伏电站出力的不确定,并通过对偶理论将模型转化为确定性的线性规划问题,以便于求解。在某修正的Garver's 6节点系统中,对模型进行验证,结果表明：不同的并网位置、太阳辐射变化范围均明显影响了光伏电站并网后的极限容量,并且与盒式鲁棒优化方法相比,分布鲁棒优化方法能得到更优的结果,同时该模型还能给出在最优性与鲁棒性之间灵活转换的计算结果,进而验证了该模型与方法的可行性和有效性。     

能量-备用多品种电力交易下空调负荷聚合商竞价策略

双侧电力市场的开放为公共楼宇暖通空调负荷作为需求侧资源参与电力市场提供了新的机遇。为了挖掘用电高峰时段空调负荷的调控潜力,根据暖通空调的运行原理,基于能量守恒定律、热力学原理、质量守恒原理等,建立了公共楼宇暖通空调的物理模型,提出了暖通空调的柔性控制策略。考虑空调用户在负荷聚合商的统一协调下参与能量和备用市场,构建了能量-备用多品种电力交易下负荷聚合商的双层竞价模型,其中上层为负荷聚合商竞价模型,下层为电力市场出清模型,并基于KKT条件及对偶理论将双层优化问题转化为带平衡约束的单层优化模型,实现模型的高效求解。算例分析结果验证了所提竞价模型的有效性。     

基于不确定性最优潮流的配电网分布式发电消纳能力评估

随着可再生分布式发电（RDG）在配电网中渗透率逐步提高,部分地区已出现配电网对RDG消纳能力不足的问题,客观地评估配电网对RDG的消纳能力成为当前配电系统规划和运行过程中的重要问题之一。首先,针对RDG出力不确定性特征,证明了配电网中任意节点注入功率不确定性波动对于节点电压分布、支路潮流等运行状态量影响的映射关系;其次,建立了当RDG注入功率不确定性用概率或仿射等不同描述形式时,配电网运行状态量的解析表达式;然后,提出了评估RDG消纳能力的不确定性最优潮流模型,并建立了RDG注入功率不确定性在不同描述形式下最优潮流模型的确定性等价转化方法;最后,通过实际系统验证了所提模型和方法的有效性。     

基于信息间隙决策理论的产消者多市场产品分布式交易

随着分布式资源接入配电网比例的不断提高和分布式发电市场的逐步完善,海量分散性灵活资源将在电网调度中发挥巨大作用。文中针对聚合多类型分布式资源的产消者,提出考虑不确定因素的产消者电能量、碳排放权和备用容量多市场产品分布式交易及收益分配方案。首先,计及配电网的运行约束,构建产消者电能量、碳排放权和备用容量的分布式交易模型;其次,考虑产消者内部分布式光伏发电的不确定性,提出基于信息间隙决策理论的产消者鲁棒模型和机会模型;然后,为分配产消者分布式交易的收益,提出基于广义纳什议价的产消者市场清算模型和收益分配方案;最后,通过仿真算例验证所提方法能在兼顾经济性和安全性的同时保证产消者收益的公平分配。     

基于分布鲁棒优化的含风电系统静态安全校正控制方法

提出一种计及风电出力不确定性的电力系统静态安全校正控制方法。考虑与风电预测方法的合理对接,采用风电预测出力的区间及期望值信息描述风电的不确定性。以调整措施耗费的经济成本最小为目标,考虑发电机出力调整和切负荷2种控制措施,建立考虑风电波动的有功安全校正控制模型。基于分布鲁棒线性优化理论,将含有不确定性参数的校正控制模型转化为仅含确定性参数的鲁棒对等模型,并采用线性规划方法进行求解。某区域电网算例结果表明,所提模型得到的校正控制方案能够应对各种可能的风电波动;同时,该模型可实现控制策略经济性与鲁棒性的相互转化,并能给出控制策略鲁棒性程度的概率评价。     

计及能量-备用联合市场交易的含储能主动配电网运营策略

随着增量配电网运营权的全面放开以及电力市场化改革对储能的政策支持,深挖储能运行潜能,探讨其助力配电系统运营商协同参与电能量市场和备用市场的兼容性和运行模式,提升分布式储能利用率和配电网运行经济性是当前亟须解决的重要问题。针对分布式储能存储容量限制以及在主动配电网中的运行环境,分别建立备用可用性和可达性约束,提出了一种计及储能参与能量-备用联合市场交易的主动配电网运营策略。首先,阐述了以配电系统运营商为主体的总体运营模式。然后,对储能系统备用能力进行建模,量化储能容量限制下的备用连续调用能力以及潮流约束下能够送至根节点的备用容量。最后,考虑储能参与电能量市场以及备用辅助服务市场的能力,建立市场环境下主动配电网双层优化调度模型,以提升配电系统运营商的运营经济性及储能的利用率。仿真结果证明了所提策略的有效性。     

考虑低碳制氢的微电网优化配置

“双碳”目标下,为减少弃风弃光量和传统制氢方法的碳排放,同时提升微电网经济性,对考虑低碳制氢的微电网优化配置进行了研究。通过对制氢过程进行建模,提高经济分析的真实性,结合微电网结构建立考虑低碳制氢的微电网模型,综合考虑微电网配置运行成本、售电/售氢收益以及低碳制氢所带来的节碳收益,建立考虑低碳制氢的微电网优化配置模型,并从系统和设备2个角度提出了衡量配置结果的评价指标。通过分析电、氢设备调度逻辑,提出了一种电氢协调调度策略,采用基于动态时间规整距离的K-means聚类和改进的粒子群优化算法求解得到系统优化配置结果。最后,通过算例仿真验证了制氢装置建模和调度策略的有效性,并分析了售氢价格对优化配置的影响。     

基于分布鲁棒机会约束的移动氢能系统制-储-运氢协同优化

氢能是中国能源低碳化转型的重要载体之一。移动氢能系统利用富余新能源制氢后充入储氢罐存储,然后通过氢气长管拖车将氢产品运输至各加氢站。文中提出一种基于分布鲁棒机会约束的移动氢能系统制-储-运氢协同优化方法。首先,构建移动氢能系统新能源制氢储氢与长管拖车运氢协同优化模型,并采用一种“虚拟节点插入”方法对氢气长管拖车路径规划模型进行等价化简。其次,采用数据驱动的分布鲁棒机会约束处理加氢站氢气需求的不确定性,构建基于Wasserstein距离的移动氢能系统分布鲁棒模型,并基于条件风险价值近似将所提分布鲁棒模型转化为混合整数线性规划问题。最后,以中国西安市交通网为基础构造移动氢能系统算例,验证了所提模型和方法的有效性。