大规模光伏电站接入电网可调节鲁棒优化调度

随着光伏电站接入电网的比例不断提高,光伏电站出力的随机性和波动性给电力系统优化调度带来较大影响。为保证优化调度的可靠性,提出将盒式集合鲁棒优化理论引入到含大规模光伏电站的电力系统优化调度中。同时为了协调系统调度中可靠性与经济性之间的矛盾,提出引入不确定性预算的概念以实现不确定区间可调节鲁棒优化,弥补盒式集合鲁棒优化偏于保守的不足,构建可靠性与经济性相协调的含光伏电站的电力系统不确定区间可调节鲁棒优化调度模型。并根据所构建的优化调度模型推导出一个不确定性预算决策方法,从而降低不确定性预算决策的盲目性。最后采用微分进化算法对提出的动态优化调度问题进行求解,并用算例进行测试,结果验证所构模型的可行性和合理性。     

考虑外送输电容量限制的梯级水光互补日前鲁棒调峰调度方法

水光联合外送可促进新能源消纳,但光伏出力预测的不确定性会影响水光互补优化调度的经济性和安全性。提出一种考虑外送输电容量限制的梯级水光互补联合发电系统日前鲁棒调度方法。考虑光伏出力不确定性,构建水光互补联合发电系统的日前调峰鲁棒优化调度模型,该模型以最小化受端电网剩余负荷峰谷差为目标,计及梯级水电的上、下游水力耦合约束。采用高效线性化方法对梯级水电运行的非线性模型进行处理,并利用对偶方法实现鲁棒模型的确定性转化。算例仿真结果表明,利用所提方法制定的梯级水电发电计划能充分考虑光伏出力的不确定性,兼顾联合发电系统调峰效果和光伏消纳,实现梯级水电和光伏的互补运行。     

新能源电力系统不确定优化调度方法研究现状及展望

风电场和光伏电站出力的不确定性给电力系统优化调度带来很大技术挑战。文中主要介绍了考虑新能源不确定性的电力系统优化调度方法的研究现状及后续研究方向展望。首先,重点论述了各种不确定优化调度（UOD）方法,包括随机优化方法、鲁棒优化方法、随机鲁棒优化结合方法和基于人工智能技术的方法。其中,随机优化方法包括场景法、机会约束规划法和近似动态规划法;鲁棒优化方法包括传统鲁棒优化法和分布鲁棒优化法;随机鲁棒优化结合方法包括采样鲁棒优化法和分布鲁棒机会约束规划法。然后,介绍了每一种方法的优化模型形式、模型的转化和求解原理及其优缺点。最后,对UOD的后续重点研究方向进行展望,包括兼顾多个目标的UOD问题及多目标不确定优化方法、输配系统UOD问题及分布式不确定优化方法、考虑稳定性约束的UOD问题及含常微分方程约束的不确定优化方法、考虑管道传输动态的综合能源系统UOD问题及含偏微分方程约束的不确定优化方法。     

考虑荷源双侧不确定性的跨区域灵活性鲁棒优化运行策略

为了提升系统灵活响应不确定性的能力,及应对跨区互联线路给系统运行调度带来的挑战,构建了大规模可再生能源并网的跨区域运行调度模型。该模型考虑各区域传输的安全性,利用鲁棒理论构建随机变量的不确定集,并考虑风电与负荷的空间集群效应,通过引入不确定性的空间约束参数来弥补传统鲁棒优化的不足,从而协调系统内发电经济性与鲁棒性。同时,针对模型特征提出了一种基于滤子技术的协同进化算法对模型进行求解。研究结果表明:不确定变量的置信概率在20%～55%之间,且预测精度在置信概率较小时对系统成本的影响显著;增大空间约束参数可以获得更好的调度结果与运行方案。研究结果对在兼顾系统保守性的同时提高经济性具有一定的理论指导意义。     

计及新能源波动与相关性的配电网最大供电能力调度方法

配电网中分布式电源的出力由于波动具有不确定性与相关性,会对配电网的调度方案产生深远影响.为了研究新能源出力的波动对配电网在最大供电能力下调度方案的影响,采用数据驱动技术构建了新能源出力不确定集.随后构建了考虑新能源出力最差情况下的配电网双层鲁棒优化调度模型.下层模型以发电成本最低为目标,使得调度结果具有较好的经济性.上...     

基于分布鲁棒优化的多源发电系统联合调度

为解决传统的随机优化和鲁棒优化方法不能同时兼顾经济性和安全性去处理风光等可再生能源大规模接入电力系统时的调度问题,采用在经济性和安全性上取得平衡的分布鲁棒优化方法来处理风光出力不确定的风-光-火-储联合发电系统日前经济调度问题.建立以运行成本最小为目标的多源发电系统联合调度模型,并利用分布鲁棒优化方法将其写成鲁棒机会约...     

消纳大规模风电的鲁棒区间经济调度:（二）不确定集合构建与保守度调节

对鲁棒区间经济调度中不确定集合的构建方法进行探讨。首先,建立考虑不确定变量概率边界值的鲁棒区间经济调度模型。然后,针对调度中心掌握风电预测信息的不同情况,相应地提出构建满足一定置信水平的不确定集合的方法,其中考虑了风电场的出力相关性。该方法使得调度人员可以灵活地根据风险偏好程度来控制鲁棒调度策略的保守度。最后,在改进的IEEE 24节点系统上进行蒙特卡洛仿真,验证所提出的不确定集合构建方法的有效性,并对其性能进行了比较。     

基于鲁棒优化的微能源网综合需求响应协同调度策略

针对微能源网中可再生能源出力的不确定性,基于微能源网中综合需求响应的"多元互动"特征,提出了综合需求响应平抑可再生能源波动的策略,建立了微能源网综合需求响应日前和日内协同调度的两阶段鲁棒优化模型.模型中引入了风、光的不确定预算参数调节系统的经济性和鲁棒性,日前阶段考虑了最劣场景,确定系统日前调度方案,日内调控阶段基于日前阶段的优化结果,优化系统最劣场景下的调控方案.利用强对偶理论和列约束生成算法对min-max-min结构的鲁棒优化问题进行转化和求解.算例结果表明,鲁棒优化方法可提高系统抵抗不确定风险的能力,综合需求响应可提高微能源网的经济性和自给能力.     

基于mRMR-XGboost-IDM模型的两阶段可调鲁棒经济调度

源荷双端不确定性导致的频繁弃风切负荷现象严重影响微网运行经济性。为有效应对源荷不确定性,文章提出一种基于最小冗余最大相关-极限梯度提升算法改进非精确狄利克雷模型(minimum redundancy and maximum correlation-extreme gradient boosting improved imprecise Dirichlet model, mRMR-XGboost-IDM)的两阶段可调鲁棒微网经济调度模型。首先,针对基于非精确狄利克雷模型(imprecise dirichlet model, IDM模型的不确定模糊集高度依赖历史数据数量的不足,结合mRMR-XGboost预测方法对其进行改进,扩大历史数据体量以提高所得不确定区间的精确度。其次,基于得到的不确定区间,构建微网两阶段鲁棒经济调度模型,并引入可调鲁棒参数协调经济性和鲁棒性。最后,采用列约束生成算法(column-and-constraint generation,C&CG)、对偶理论以及大M法求解最优经济调度策略。算例验证了所提模型可提高不确定区间刻画准确度,有效应对源荷不确定性并提高系统运行经济性。     

基于mRMR-XGboost-IDM模型的两阶段可调鲁棒经济调度

源荷双端不确定性导致的频繁弃风切负荷现象严重影响微网运行经济性。为有效应对源荷不确定性,文章提出一种基于最小冗余最大相关-极限梯度提升算法改进非精确狄利克雷模型(minimum redundancy and maximum correlation-extreme gradient boosting improved imprecise Dirichlet model, mRMR-XGboost-IDM)的两阶段可调鲁棒微网经济调度模型。首先,针对基于非精确狄利克雷模型(imprecise dirichlet model, IDM模型的不确定模糊集高度依赖历史数据数量的不足,结合mRMR-XGboost预测方法对其进行改进,扩大历史数据体量以提高所得不确定区间的精确度。其次,基于得到的不确定区间,构建微网两阶段鲁棒经济调度模型,并引入可调鲁棒参数协调经济性和鲁棒性。最后,采用列约束生成算法(column-and-constraint generation,C&CG)、对偶理论以及大M法求解最优经济调度策略。算例验证了所提模型可提高不确定区间刻画准确度,有效应对源荷不确定性并提高系统运行经济性。     

考虑可消纳风电区间的多区电力系统分散协调鲁棒调度方法

多区域分散协调调度是提高电力系统风电消纳水平的有效措施。针对风电出力的不确定性以及多区域电力系统动态经济调度的安全可靠性要求,采用仿射可调节鲁棒优化结合分层协调技术,构建了考虑可消纳风电区间的多区电力系统分散协调鲁棒调度模型,将跨区电力系统可消纳的风电区间与自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组的参与因子一同优化,以确保调度方案的可行性。基于目标级联分析技术,建立由各区域优化调度并行子问题和确保区域间联络线安全运行主问题组成的分散调度实现方法。以2区12节点和3区354节点算例验证了所提模型通过同时优化跨区系统可消纳的风电区间和AGC机组的参与因子,能够有效应对风电出力的不确定性,实现了多区电力系统整体运行的经济性和风电消纳最大化。     

考虑风电和负荷不确定冷热电联供微网日前经济调度

以含多种分布式电源的冷热电联供（combined cooling heating and power, CCHP）微网为研究对象,考虑风电出力和冷热电负荷不确定对微网运行的影响,区分源荷不确定各自的特点,建立考虑风电和负荷不确定的CCHP微网两阶段鲁棒随机调度模型。虽然风电预测精度较低,但其波动范围易于测量,可以使用鲁棒优化方法处理风电不确定;负荷预测精度较高且有较强波动规律,使用随机优化方法处理负荷不确定。首先通过随机抽样形成多个负荷场景并削减,得到多个典型冷热电负荷场景;然后以最小化各场景的调度成本加权平均值为决策目标制定日前调度方案,该方案使用两阶段鲁棒优化方法求解。考虑实际生产中可能出现的弃风现象,为增加风电消纳引入弃风惩罚成本。算例仿真结果证明了所提调度方法的合理性与经济性。     

考虑直接负荷控制不确定性的微能源网鲁棒优化运行

通过迅速发展的能源互联网技术,微能源网能够提供电、热、气等多类型的能源,实现多种能源的统一调度。直接负荷控制作为一种重要的需求响应方式参与微能源网优化运行,但风光出力和受控负荷响应直接负荷控制的不确定性会对优化运行结果产生重要影响。建立了考虑受控负荷响应功率不确定性的直接负荷控制模型,使用(p,w)-norm不确定集刻画响应直接负荷控制的负荷功率和风光预测出力的不确定性,建立微能源网鲁棒随机优化调度模型,通过(p,w)-norm不确定集下的鲁棒线性优化理论,实现随机优化模型向确定优化模型的转化。算例结果验证了直接负荷控制参与微能源网优化运行的作用和考虑直接负荷控制不确定的必要性,以及鲁棒性指标和波动量指标对经济性和鲁棒性的协调作用。     

含流域梯级水电的水火风互补发电系统联合运行优化

大规模水电和风电并网后,来水和风速的随机性降低了发电的可控性,如何科学地在多元电源系统联合运行中确定旋转备用容量,更好地协调系统经济性与可靠性,是市场化背景下亟需解决的理论和现实问题。在分析水电和风电的自然与技术互补特性的基础上,建立考虑水流滞时效应的梯级水电水量平衡关系。通过结合传统梯级水电联合调度模型与火电、风电的经济调度模型,引入水力发电的水资源费用成本,综合考虑梯级水电能量转换、水量耦合、库容限制、水流滞时和风电穿透率等多类复杂约束,在分析电能市场与备用市场顺序决策经济意义的基础上,构建以运行成本最小为目标的考虑梯级水电的水火风互补发电系统短期优化运行模型。采用外点罚函数法将模型转化为无约束优化问题,基于加惯性权重的粒子群优化算法,运用MATLAB软件编程实现优化功能。4个梯级水电、3个常规火电、2个大型风电场构成的算例系统验证了所提模型的有效性和适用性。     

红水河岩滩梯级电站典型年中长期优化调度方法探讨

为了指导岩滩梯级电站多发电量获得经济效益，利用确定性优化调度计算模型，采用离散微分动态规划法(DDDP法)编制微机计算软件，按照梯级发电量最大和梯级发电效益最大目标函数，选择梯级典型年份来水过程进存中长期优化调度计算，总结和提炼出适合岩滩梯级电站的具有可操作性的优化调度方法。     

考虑源荷双重不确定性的电气互联综合能源系统分布鲁棒优化调度

针对电气互联综合能源系统中不确定因素对运行调度带来的风险问题,提出一种考虑新能源负荷双重不确定性的电气互联综合能源系统分布鲁棒优化调度模型。以系统运行总成本最小为目标函数,建立电气互联综合能源系统随机规划模型,采用矩不确定分布鲁棒优化方法(DRO-MU),构建风电出力和电力负荷的矩不确定集合,在源荷双重不确定集合下将随机规划模型转化为矩不确定分布鲁棒优化模型,通过拉格朗日对偶原理将鲁棒模型转化为确定性的半正定规划模型进行求解。仿真结果表明,与不考虑或仅考虑新能源、负荷不确定性相比,考虑源荷双重不确定性的DRO-MU模型运行成本有所增加,但方案降低了不确定性因素给系统运行带来的风险,且更加符合实际。与随机优化方法和传统鲁棒方法相比,DRO-MU方法既保证了调度策略的鲁棒性,又克服了其过于保守的问题;随着源荷矩不确定集范围的增大,系统运行成本增加,通过合理设置二者矩不确定集范围,实现系统经济性与鲁棒性的平衡。     

考虑年末预留水位的全景梯级水电跨年随机调度策略及模型

针对大型梯级水电年末预留水位优化问题,提出在给定置信度条件下的来水在险值(inflow at risk,IaR)方法,用以计算第1年可靠来水流量,并构建以发电收益最大化为目标的全景梯级水电跨年随机优化调度模型,使得年末预留水位能够适应第2年多种来水情况下的运行约束。采用条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)指标衡量发电收益风险,并建立将发电收益经济性与风险性统一的双层规划模型。针对所建混合整数线性规划模型的解算,提出了主、子问题一体控制的最优奔德斯(Benders)分解方法,并对模型进行求解。对一个2级梯级水电站系统进行仿真分析,结果表明,所提出的全景跨年随机优化调度模型在不同风险偏好下,可以有效提高梯级水电站的跨年发电收益、减少弃水量,同时验证了最优奔德斯分解策略的高效性。     

计及源-荷不确定性的虚拟电厂多目标鲁棒优化调度

为解决虚拟电厂内部参与者的功率再分配问题，建立计及源-荷不确定性的虚拟电厂多目标日前鲁棒优化调度模型。所提模型中对于风电、电负荷及热负荷采用可调不确定集合来描述，并以运行成本与碳排放量作为多目标优化调度的目标函数。应用对偶理论将多目标鲁棒模型转化为多目标确定性模型。为了更好地获得帕累托前沿解集，采用增广ε-约束法将多目标优化重构为单目标优化问题。应用考虑样本相关性与差异性的客观赋权法与综合评价法获取帕累托解集中的理想解。研究结果验证了所提模型的正确性及多目标问题处理方法的有效性。     

芙蓉江流域角木塘、浩口水电经济运行研究

在中小水电运行过程中,经济运行包括水能损耗最小、联合优化调度、调峰弃水损失电量最小等。水电站能量在转化或转移的过程中,不可避免会产生能量损耗。能量转换的最大化,实质便是实现损耗的最小化。根据中小水电自身的特性,划分相对损耗大小的经济运行区间,将电站机组的负荷控制在经济运行区间运行,实现损耗优化运行;同时通过研究来水规律及汇流特性,根据API模型完善降雨径流预报方案,优化洪水预报调度。此外为最大限度实现中小梯级水电减弃增发,从泄洪优化、水位控制优化、区域电源结构、区域电网负荷特性方面统筹考虑,针对电网汛期迎峰度夏期间负荷大小灵活改变梯级电站调度策略,减少汛期调峰弃水损失电量。     

鲁棒优化在电力系统调度决策中的应用研究综述

鲁棒优化是一种利用区间扰动信息,在最劣扰动条件下进行最优决策的优化方法,因其具有基础数据易得、计算效率高、适用于大规模系统求解等优点,近来,被应用于电力系统的调度决策问题。文中在阐明鲁棒优化自身特点的基础上,首先,对鲁棒优化方法在电力系统机组组合问题中的应用进行了介绍,阐述了连续性、偶发性扰动模式下的鲁棒优化方法建模规律,讨论了常用不确定集的形式和保守度的控制方法;其次,介绍了鲁棒优化方法在经济调度问题中的研究现状,介绍了三类典型方法,包括自适应鲁棒优化方法、含仿射矫正过程的实时调度鲁棒优化方法和最大化可接受扰动范围鲁棒优化方法,并对其各自的特点进行了阐述;最后,对该领域研究面临的关键问题和未来的发展方向进行了探讨和分析。