低碳背景下基于自适应鲁棒优化的含源配电系统规划方法

提出了一种低碳背景下基于自适应鲁棒优化的含源配电系统规划方法,该方法建立了考虑碳排放约束的近似混合整数线性模型,对电容器组和分布式可再生能源选址定容、过载线路的导线更换和电压调节器进行综合配置;考虑到负荷和分布式可再生能源输出功率的不确定性,采用了自适应鲁棒优化法将不确定模型重塑为3层问题;将3层模型重构为主、子问题双层模型,并采用列和约束生成算法求解该模型。算例采用135节点配电系统在不同情况下进行了研究,以评估所提方法的性能。结果表明,所提模型与方法有利于提高配电系统规划效率,并降低碳排放。     

基于改进Benders分解的储能、分布式电源与配电网多阶段规划

随着分布式能量采集及能源存储装置的接入,配电系统将承担起局部地区分布式资源整合者的角色。针对计及储能、分布式电源的配电网规划问题,提出多阶段经济规划方法,通过协同考虑设备选址定容、网架扩展及配电网动态重构等优化目标,建立基于二阶锥松弛的多变量协调规划模型;为求解此大规模混合整数非线性优化问题,提出改进Benders分解方法,将模型分解为规划主问题与运行子问题,提出常规Benders分解未涉及的混合整数子问题最优割集生成方法,建立主、子问题迭代求解方法,算例从规划成本、计算效率等方面检验了所提模型与算法的有效性。     

综合能源服务商参与多能源市场的决策建模研究

提出了一种包含综合能源服务商的多能源市场框架,研究了综合能源服务商聚合用户侧分布式能源资源,并参与电力批发市场的行为。在Leader-Follower模式下建立了综合能源服务商的双层决策模型,利用KKT条件和强对偶理论将双层决策模型转化为单层的混合整数线性优化模型。算例分析表明,综合能源服务商的行为能整合用户侧分布式能源资源,完成需求侧响应,使用户侧成本最小、决策最优。研究成果将为多能源市场的构建以及综合能源服务商参与市场的决策提供参考。     

计及需求响应的区域综合能源系统双层优化调度策略

需求响应聚合商通过需求响应聚合用户的可转移负荷和可削减负荷,提高区域综合能源系统运行的灵活性和经济性.考虑综合能源系统运营商和需求响应聚合商之间的交互博弈关系,建立了计及需求响应的区域综合能源系统双层优化调度模型.上下层分别以区域综合能源系统运营商和需求响应聚合商经济收益最大为目标,利用KKT条件和线性化方法将双层模型...     

综合负荷聚合商参与的配电—气能源系统供需互动均衡模型

在综合能源系统背景下,提出一种基于主从博弈机制的配电—气能源系统与多个综合负荷聚合商的互动均衡模型。考虑次日能源价格的制定,配电—气系统以总利润最大化为目标求解日前最优能流。在价格机制作用下,综合负荷聚合商通过优化能源配置降低自身能源购置成本,从而实现配电—气系统与综合负荷聚合商的互利共赢。为求取主从博弈均衡解,采用二阶锥松弛(SOCP)和罚凸凹过程(PCCP)消除配电—气系统优化模型中的非凸源,并应用KKT条件和强对偶理论将原模型转化为单层凸优化模型。由此通过迭代求解混合整数二阶锥规划问题逐渐缩紧配气网管道气流松弛域,最终获得博弈均衡解。最后,以IEEE 33节点配电网和20节点配气网构成的系统为例进行仿真说明,所得结果验证了文中模型及方法的有效性。     

基于混合整数半定规划的含分布式电源配电网无功优化

含分布式电源配电网的无功优化是一个复杂的非凸非线性混合整数规划问题。提出一种求解含分布式电源配电网无功优化问题的新方法。该方法首先将不含离散变量的无功优化原始数学模型转化并松弛为凸的半定规划模型,以保证解的全局最优性,且能在多项式时间内完成;然后,加入离散变量将该模型扩展为混合整数半定规划模型。采用奔德斯分解法将该模型分解为简单的混合整数线性规划主问题和仅含连续变量的半定规划子问题,通过主子问题的交替迭代求得最优解。最后,通过算例系统仿真验证了所提方法具有松弛精确、求解高效、寻优准确等优点。     

含高渗透可再生能源的配电网灵活性供需协同规划

高渗透率可再生能源并网加剧了配电网运行的波动性和不确定性。为提高配电网灵活性和抗干扰能力,提出了含高渗透率可再生能源的配电网灵活性供需协同规划方法。根据系统运行灵活性供需关系,定义灵活性评价指标。进而提出配电网灵活性供需协同规划策略,建立考虑季节特性的配电网灵活性资源双层优化配置模型。上层以投资成本和灵活性不足率最小为目标,制定灵活性资源配置方案。下层考虑需求侧对季节性电价激励的响应程度进行有功-无功联合优化,实现对配电网日内多场景时序运行的最优调度。为求解该双层混合整数非线性规划模型,采用二阶锥松弛对潮流方程进行凸优化,进而利用KKT条件将双层模型转化为单层混合整数二阶锥规划模型进行求解。算例仿真结果表明,该方法有效提升了配电网运行灵活性和稳定性,为分布式可再生能源规模化并网等相关工程提供决策参考。     

面向低碳经济的主动配电系统双层场景规划

为了充分利用主动配电系统中可再生能源发电促进终端电能低碳化,提出了面向低碳经济的主动配电系统双层场景规划模型。首先分析了主动配电系统中分布式电源和负荷的不确定性问题并建立了其概率模型,利用拉丁超立方抽样得到样本并构建了研究场景,然后以系统的年经济费用最小和分布式电源年发电量的期望值最大分别为上下层规划目标函数,并利用改进的遗传算法和原对偶内点法对上下规划模型进行求解。最后以IEEE33节点配电系统为算例验证了所提模型与算法的合理性及有效性。     

考虑聚合商参与的配电网分布式储能系统优化配置

聚合商参与配网投资模型已成为一种新兴商业模型,提出一种考虑聚合商参与的配电网分布式储能系统双层优化配置模型。首先,构建分布式储能系统综合收益和网损灵敏度指标。然后,储能聚合商将分布式储能系统投资运营综合收益最大作为上层目标函数,下层配网运营商将分布式储能系统并网后的网损灵敏度最小作为目标函数,并采用自适应粒子群算法分别对上下层模型进行求解。最后,算例分析结果验证了所提模型与方法的正确性和有效性。通过储能聚合商与配网运营商耦合决策作用实现不同主体的利益双赢。     

基于双层随机规划的电力零售商短期决策模型

以风和光伏为代表的分布式可再生能源逐渐参与了电力现货市场的交易,针对分布式可再生能源出力不稳定的特点,提出了一种电力零售商短期决策模型。首先阐述了分布式可再生能源市场及双层随机规划模型框架;然后将双层随机规划模型转化为等效的单层混合整数线性模型,在此基础上考虑了日前市场和实时市场的电价、分布式可再生能源产量、电力需求和电力零售商与其它负荷服务商报价的随机性;最后,通过实例分析验证了该模型的有效性。     

基于线性化方法的交直流混合配电系统网架规划

随着配电系统中直流设备的大量接入,交直流混合配电系统得到越来越广泛的应用。为适应交直流混合配电系统中不同交直流（AC/DC）类型的负荷或电源的接入,提出一种新的交直流混合配电系统网架结构规划方法,该方法考虑了网架交直流配置的所有可能性。首先以二进制网络矩阵描述配电系统的网架结构;其次建立网架单层规划模型,将规划变量和运行变量同时进行优化以提升全局寻优能力;最后将单层规划模型进行线性化处理,转换为混合整数线性规划问题以提升求解效率。仿真结果表明,所提方法能够为配电系统中不同交直流类型的负荷和电源的接入提供最佳的网架配置方案,相比于传统的纯交流规划方案具有更好的经济性和供电能力,在算法上与经典遗传算法求解的双层规划方法相比,具有更好的全局寻优能力和计算效率。     

计及电-气双向耦合的综合能源配电网优化重构

摘要：综合能源系统是实现电网、气网以及热网等多种能源系统深度融合,利用能量耦合互补等优势提升整个系统能源利用效率的有效形式。为提升综合能源系统优化运行能力,本文首先基于电转气技术与天然气发电技术,构建了的电-气双向耦合综合能源系统总体模型。进而考虑配电网重构技术（Distribution Network Reconfiguration Technology,DNR）中拓扑结构灵活可控这一特性,在配电子系统中引入开关变量、系统运行总费用最低这一目标函数及网络辐射状拓扑结构等约束,建立了配电子系统重构模型。从降低模型求解复杂性的角度,应用二阶锥松弛、乘积变量线性化及分段线性化等方法,将原始综合能源配电网重构非凸非线性模型转化为混合整数二阶锥规划（Mixed integer second-order cone programming,MISOCP）问题求解。仿真结果表明,在电-气双向耦合的综合能源系统中应用配电网重构技术,能够降低综合能源系统运行费用,同时有效支撑了配电子系统电压与配气子系统气压。     

基于混合整数线性规划的含ZIP负荷有源配电网重构方法

随着分布式电源并网和负荷类型的日益复杂,传统配电网重构模型尚未考虑复杂的综合负荷模型。提出了考虑ZIP综合负荷模型的有源配电网混合整数线性规划方法。在辐射状配电网二阶锥潮流模型的基础上,通过线性回归法将ZIP负荷模型等效为ZP负荷模型,建立基于混合整数二阶锥规划的有源配电网重构模型。通过多面体近似将二阶锥约束进行线性化,建立基于混合整数线性规划的有源配电网重构模型。在三个不同规模配电系统的仿真结果表明,基于混合整数线性规划的有源配电网重构模型精度与基于混合整数二阶锥规划的几乎相同,但优化效率提高了15%~30%,具有较高的优化精度和效率。     

考虑动态重构的主动配电网多目标双层优化调度方法

提出一种考虑网架动态重构的主动配电网双层优化调度模型。模型上下层的优化目标均为运行费用最小和系统快速电压稳定性最优,下层优化目标是上层优化目标的组成部分,通过定义相同目标函数实现上下层决策变量的协同优化。模型上层决策变量是各个重构时段内的网架结构,采用基于基本环路的网架十进制编码方式,提高网络重构的求解效率。模型下层的决策变量是各主动管理时段内分布式电源出力、补偿电容器、静态无功补偿器的投切、OLTC动作情况,实现主动配电网的最优调度。采用IEEE 33节点配电系统验证所提方法的有效性。仿真结果表明,所提动态重构方法能大大提升网络重构的求解效率,所提双层优化模型能有效降低配电网运行费用,同时提升系统电压稳定性。     

考虑DG功率非线性特性和综合负荷建模的DG和DR协同规划

通过对考虑电压静特性的综合负荷和不同负荷转移比例的需求响应进行建模,以总投资、总运行费用净现值最小为优化目标,构建双层多阶段分布式电源和需求响应协同规划模型。重点对具有强烈的非线性功率特性的风电机组和微型燃气轮机进行分段线性化处理,然后,将投资层变量与运行层耦合关联为单层优化模型,采用Big-M方法对衍生出的双线性项进行处理,结合支路潮流二阶锥松弛技术,最终将原双层非线性模型转化为单层混合整数二阶锥规划问题进行求解。最后,通过33节点系统分析验证了所提模型和求解方法的有效性。     

基于混合整数二阶锥的配电-气网联合规划

提出了一种考虑配电网重构及小时级潮流变化的配电-气网(EGDN)联合规划模型。一方面,融入配电网重构来优化系统的运行状态,两网协同规划能发挥不同能源间的互补共济作用,提升系统的可靠性和运行效率;另一方面,所提模型考虑小时级配电网和配气网的潮流方程,以精细化描述系统的运行状态。为了求解该非线性非凸模型,适当松弛原问题,将其转换为可直接求解的混合整数二阶锥规划(MISOCP)问题。仿真结果表明所提规划模型显著提升了系统的可靠性,降低了相关设备的配置容量,减少了能量传输损耗,降低了总体规划与运行费用,证明了MISOCP模型与简单的混合整数线性规划模型相比,更能获得满足实际工程需求的规划方案。     

多微电网参与的配电侧日前市场竞价修正模型

随着电力市场改革的推进,多微电网系统参与配电侧市场与常规能源发电商同台竞价成为趋势。鉴于此,构建了基于多代理系统的市场互动架构,建立了互动模式下多微电网系统代理和常规能源发电商代理参与的配电侧日前市场双层竞标模型。下层出清模型考虑环境因素,将碳排放外部成本进行量化与内置;上层信息修正模型通过多轮互动产生的电价、电量、碳排放等信息对发电代理的竞价策略进行优化。算例针对4个不同场景下发电代理的竞价行为进行模拟,结果表明双层竞标模型能够激发市场活力,提升多微电网系统和低排放机组的竞争力。     

含抽水蓄能电站与分布式能源的输电网联合规划多阶段模型

虽然能源消耗量仍在增加,但由于电力系统的管制放松、需求响应方案的应用、微电网和智能电网的实施等,系统峰值负荷正在下降,作为公共实体的输电系统运营商必须加强输电系统以保持电力系统的可靠性。为此,提出了一种含抽水蓄能电站与分布式能源的输电网联合规划双层模型。其中,上层从输电系统运营商的角度出发,最大限度地降低线路投资成本和从传统发电机和配电系统购买能源的成本,同时确保分布式能源投资的给定回报率;下层模拟市场清算以找到节点价格,用于计算配电商的利润和购买能源的成本。通过强对偶技术、big-M方法和互补松弛条件,将所提出的模型转化为一个单层混合整数线性规划问题,并在IEEE RTS-24母线测试系统中验证了其有效性。     

基于模式搜索算法的电力系统机组组合问题

机组组合问题是一个复杂的大型混合整数非线性规划问题,目前尚未找到理想的解决方法。本文提出一种用于混合变量的模式搜索方法(GPSMV)解决机组组合问题。该方法能求解非凸、非线性、不可微甚至不连续的规划问题,理论上能保证全局收敛于稳定的解,其仅需要求目标函数及由约束条件构成的障碍函数值而不需要对目标函数和约束条件求导。在优化过程中离散变量作为独立的变量,而不是把原问题分成离散和连续两层来处理,适合于求解离散和连续的混合变量问题。最后对10～100机,26机24时段等六个系统进行仿真试验验证该算法。     

基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型及其求解方法

提出一种基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型。将线路的不可用度和稳定性指标作为权值,建立不确定随机主动配电网络。基于该网络,模型以投资总成本、维修、运行和管理费用最小为经济目标,以搜寻在不确定随机网络下的最小生成树为第二目标。规划的决策变量不仅包含系统线路的升级与扩建,且考虑主动配电网中分组投切电容器、静止无功补偿器、电压调节器和分布式电源等主动管理设备的投资与模拟运行,即主动网络管理措施。为求解复杂的混合整数非线性模型,该文采用二阶锥松弛技术将原模型转换为混合整数二阶锥规划问题,并构造了三维不确定机会空间以求解多目标规划问题。通过改进33节点系统的仿真结果,验证了模型的有效性。