考虑水流滞时的梯级水电日优化调度模型

提出了考虑水流滞时的短期梯级水电日优化调度模型。将水流滞时表示成平均出库流量的非线性函数形式,以反映梯级水电站间水流滞时的动态特性。同时,提出了针对复杂的水流滞时、水电转换、分段出力限制等非线性函数线性函数线性化建模的新方法,通过引入多组状态变量及相关约束,将梯级水电日优化调度问题转换为线性混合整数规划问题,最后,采用CPLEX商用软件包进行求解。通过对包含13个水库、44台机组的梯级水电系统的算例分析,验证了模型的合理性和方法的有效性。     

短期梯级水电优化调度的逐次逼近法

受到水电站的出库流量的影响,梯级水电站间的水流滞时是动态变化的,如果将水流滞时作为常数考虑,会导致水电优化调度结果的偏差。将水流滞时表示成电站出库流量的函数形式,建立了考虑动态水流滞时的短期梯级水电优化调度模型。动态水流滞的引入,使得短期梯级水电优化调度中的优化变量在大小和时间两个维度上变化,采用常规算法直接求解困难。针对所建立模型的特点,提出了结合逐次逼近法和混合整数线性规划法的求解方案,以逐次逼近法构造了逐步逼近精确水流滞时的迭代流程,迭代流程中每次迭代为一个常规短期梯级水电优化调度问题,采用混合整数线性规划法进行求解。一个两电站测试系统和某8水库的实际梯级水电系统的算例结果表明了所提出模型和方法能够有效提升梯级水电系统的经济效益。     

短期梯级水电优化调度的逐次逼近法

受到水电站的出库流量的影响,梯级水电站间的水流滞时是动态变化的,如果将水流滞时作为常数考虑,会导致水电优化调度结果的偏差。将水流滞时表示成电站出库流量的函数形式,建立了考虑动态水流滞时的短期梯级水电优化调度模型。动态水流滞的引入,使得短期梯级水电优化调度中的优化变量在大小和时间两个维度上变化,采用常规算法直接求解困难。针对所建立模型的特点,提出了结合逐次逼近法和混合整数线性规划法的求解方案,以逐次逼近法构造了逐步逼近精确水流滞时的迭代流程,迭代流程中每次迭代为一个常规短期梯级水电优化调度问题,采用混合整数线性规划法进行求解。一个两电站测试系统和某8水库的实际梯级水电系统的算例结果表明了所提出模型和方法能够有效提升梯级水电系统的经济效益。     

一种带抽蓄机组水电系统短期优化调度方法

采用线性混合整数规划(MILP)方法研究水电系统短期优化调度问题成为国际学术界的新潮流,其研究难点在于调度模型中非线性因素的线性化方法设计。在模型分析的基础上,针对含抽水蓄能机组的梯级水电系统中存在的主要复杂约束,如非线性水电转换关系、最小开关机时间、抽蓄机组特性、水流延时等约束,提出相应的线性化方法及约束转换方案,解决了模型转化的研究难题。测试结果表明,文中提出的系统化方法具有普适性,适应于各种模型中类似的非线性因素线性化及相应的约束处理,方法有效实用,可灵活地拓展到其他调度领域。     

耦合调峰与通航需求的梯级水电站群短期多目标优化调度的MILP方法

电网调峰任务与河道通航需求间的矛盾是水电航运梯级调度时所面临的突出问题,区间回水的顶托作用增大了该问题的复杂性。建立考虑回水影响的梯级水电站群短期多目标优化调度的混合整数线性规划模型,模型以剩余负荷平均距与下游尾水位平均距最小为目标,在将非线性约束通过函数聚合后,利用六面体栅格化技术与第二类特殊有序集约束方法实现该约束的线性化。利用法线边界交叉方法对模型进行求解。算例结果表明,所提方法可以充分计及回水顶托的影响,兼顾调峰与通航需求,高效求解多目标调度问题并获得较理想的结果。     

梯级水光互补系统最大化可消纳电量期望短期优化调度模型

充分发挥流域梯级水电的调节作用，实现梯级水光系统的互补联合发电是促进清洁能源消纳的重要途径。文中考虑光伏出力不确定性，以整体可消纳电量期望最大为目标，提出了梯级水光互补系统的短期优化调度模型。该模型以机组为最小调度单位，精细化建模了电站约束、机组约束以及电网约束，通过梯级负荷在电站和时段间的合理调配，挖掘梯级水电的电网供电支撑和光伏互补协调双重作用，提升互补系统整体消纳水平。模型求解方面，采用分段线性逼近、引入0-1整数变量、发电水头离散等线性化方法和建模技巧处理模型中的非线性约束，将原模型转换为混合整数线性规划问题，并在Java环境中采用CPLEX工具实现求解。最后，以参考中国西南地区某流域梯级的4个水电站15台机组以及2个光伏群构建的互补系统为例，验证了所提模型和求解方法的有效性。     

水电站群短期调峰优化模型目标函数比较研究

水电站群机组特有的快速启停和高速爬坡能力使其成为电力系统短期调度中优质的调峰电源,对平抑消除风、光等间歇性新能源并网给电力系统带来的负荷波动有着十分积极的作用。文章首先分析了水电参与电网调峰的机理及余荷波动性评价指标,选取水电短期调峰优化调度中常用的电网剩余负荷最大值最小、剩余负荷峰谷差最小、剩余负荷平均距最小、剩余负荷均方差最小为目标,考虑短期预报误差分别设置不同来水场景,建立了响应电网调峰需求的标准混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)模型或二次规划(quadratic programming,QP)模型。采用商业优化软件Gurobi对所建模型进行求解,引入基尼系数和变异系数及余荷虚拟火电总费用评价不同目标函数的调峰效果优劣以期获取较优的梯级电站发电计划。北盘江梯级4座电站的实例应用表明,来水较小时余荷峰谷差最小效果最好,随着来水的增加,余荷均方差最小调峰效果逐渐变优。上述两目标可得到更平稳余荷并减小火电耗煤,可在梯级电站计划编制中根据预报来水情况优先考虑。     

复杂约束下梯级水电站短期厂网协调多目标MILP模型

随着电力系统负荷的增长及峰谷差的加大,电力消费结构不断优化.电网侧期望水电利用灵活启停特性充分参与电网调峰,以减小系统的峰谷差.电厂侧则在调度过程中追求梯级电量最大,以实现效益最大化.为协调厂网两侧对梯级出力过程的矛盾需求,同时满足厂网两侧复杂的约束条件,以梯级水电站的机组为调度单元,选取梯级发电量最大和电网剩余负荷峰谷差最小为目标函数.充分考虑电网侧联络线约束及电站侧尾水顶托、限制出力曲线、不规则振动区等与水头相关的复杂约束并线性化处理,构建了复杂约束条件下厂网协调多目标短期混合整数线性规划模型,对多目标函数进行归一化处理并采用权重法转化为单目标函数,利用Gurobi商业求解器进行模型求解.中国红水河梯级水电站的实际应用表明所提模型可获得兼顾厂网两侧目标期望的梯级发电计划.     

考虑调峰约束的风水火随机机组组合问题

为了协调优化风电、梯级水电、火电的发电调度,并克服下一调度周期的调峰难题,建立了考虑未来调度周期调峰约束的随机机组组合模型。针对风电的随机性,采用缩减后的场景进行模拟,并充分利用梯级水电和火电的调节能力,建立了各个场景下的风水火耦合的运行约束。针对下一调度周期的调峰问题,通过增加机组起停相关约束,使得系统能够满足未来调度周期高峰和低谷的调峰要求。随机机组组合数学模型是一个复杂的非线性优化模型,将其转换为线性混合整数规划模型后,利用CPLEX进行求解。算例仿真结果表明,优化得到的机组组合方案能够有效提升风水火发电系统短期优化调度的前瞻性并可兼顾各个场景下机组出力的可行性。     

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。     

考虑机组组合的梯级水电站短期调峰MILP模型

为缓解日益增大的电网调峰压力和满足愈发复杂的水电并网和调度需求,构建了一种能够考虑机组状态的梯级水电站短期调峰模型。该模型以机组为基本调度单元,以电网剩余负荷最大值最小为目标,综合考虑了水库运行约束、电网安全约束、机组运行限制和不同水头对机组发电效率的影响,实现了精细化调度。针对模型中的调峰目标函数、机组发电水头、机组运行组合振动区以及机组动力特性曲线等非线性因素,提出了相应的线性化处理策略,将原模型转换为标准混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)模型,然后使用商业优化软件包LINGO对模型进行求解。以乌江干流梯级水电站为研究对象的计算实例表明,该模型具有较高的求解精度和计算效率,调峰效果十分显著。     

风、火、水电短期联合优化调度研究

将风电引入水火调度系统中,针对风力发电的波动性和不稳定性,提出了风、火、水电短期联合优化调度策略.该策略先保证风电出力最大,火电承担基荷、出力平稳,再由水电调节补偿剩余负荷,将风电、火电与水电调度相结合,以补偿风电的不均匀性和随机性.建立了含约束的多目标非线性优化模型,模型求解采用线性加权和法处理多目标函数,外点罚函数法处理约束条件,将含约束多目标问题转化为无约束单目标问题,引入压缩因子的粒子群算法进行单目标优化.实例计算表明,该方法较好的发挥了水电站调度灵活的特点,提高了电网吸纳风电的能力,解决了不同电源的协调问题.     

计及风电与负荷不确定性的电力系统无功随机优化调度

随着风电渗透率的不断增大,风电的不确定性给电力系统安全稳定运行带来了严重影响。含风电电力系统无功优化调度为非线性混合整数规划问题,在满足多个约束的同时,确定了电力系统无功控制参数的最优值,以优化特定的目标函数。建立了计及风电与负荷不确定性的电力系统多目标无功随机优化调度模型,设置了两个目标函数：有功功率损耗最小化、电压稳定指标最小化。采用ε约束优化方法求解多目标优化模型,利用模糊满意度方法选择最优折衷解。设计了两种不同案例在IEEE-57节点系统上进行仿真。仿真结果表明所提模型及方法可有效解决含风电电力系统无功优化调度问题,显著降低有功损耗,提高系统电压稳定性。     

考虑来水多区间不确定集的跨年梯级水电鲁棒优化调度

中长期来水的不确定性以及时序相关性是影响跨年梯级水电优化调度的重要因素。为了保证所有可能来水情况下系统均能更好地优化调度,在跨年的梯级水电优化调度中引入鲁棒优化理论。同时考虑到梯级水电站之间来水的时序分布特性以及流域相关性,提出多区间不确定集来描述水电运行的随机因素,克服传统鲁棒优化的保守性。最终构建经济性和安全性协调的两阶段鲁棒优化模型,并结合对偶理论及混合整数二次规划法获得具有鲁棒可行性的优化调度方案。算例分析表明,所提跨年梯级水电的鲁棒优化调度方法比场景规划法求解效率更高,并且多区间不确定集可以有效改善调度方案的经济性。     

基于双层优化的微电网系统规划设计方法

规划设计是微电网系统核心技术体系之一。从分布式电源的综合优化(组合优化、容量优化)和分布式电源间的调度优化两个方面对其展开研究。根据分布式电源特性,提出了适用于并网型微电网系统和独立型微电网系统的双层优化规划设计模型。上层优化采用基于NSGA-II的多目标遗传算法计算系统最优配置;下层优化采用混合整数线性规划算法(MILP)计算系统最优运行方案。运用所建立模型,分别针对并网型和独立型微电网系统作了案例计算,验证了所提方法的正确性。     

考虑梯级耦合的水火电检修计划与机组组合协同优化

为避免传统的非协同优化模式下水火电系统检修计划和机组组合方案之间可能存在的冲突,本文以最小化系统总成本和检修计划调整成本为目标,考虑梯级水电耦合特性,建立水火电检修计划与机组组合协同的优化模型,并将其转换为混合整数线性规划模型。提出采用目标标度集合方法加速求解,分两个阶段对该模型进行求解。第一阶段：标度目标函数中整数变量的系数,探测可能为0的整数变量;第二阶段,确定取0值的整数变量并将其固定,求解简化的混合整数线性规划模型。最后,以6机水火电系统和某实际省级86机水火电系统为测试系统,验证了本文所提模型与非协同优化相比能够得到更经济合理的检修计划和机组组合方案,所采用的目标标度集合方法能够有效提高求解速度。     

基于模糊CVaR理论的水火电系统随机调度多目标优化模型

为解决负荷不确定性对水火电力系统安全调度的影响,实现系统发电能耗、污染物排放和梯级水电站蓄水量最优的目标,首先引入多目标CVaR方法,将负荷需求实际值与预测值偏差作为随机变量,重新定义了含置信水平要求的调度目标函数。结合系统运行约束条件,构建了考虑存在不确定因素情景下的水火电多目标调度优化模型。然后,为了求解所提模型,在对非线性约束条件进行线性化处理后,分别应用模糊满意度理论和熵权理论模糊化和加权多目标函数,形成了属于混合整数线性规划的熵权模糊多目标CVaR模型。最后,选用6个火电厂和3个梯级水电站作为水火电调度系统,对所提模型进行算例仿真。结果表明,多目标CVaR方法适用于解决水火电调度优化问题,能够较好地反映调度结果的风险水平;熵权模糊满意度求解算法可以有效简化模型求解过程,得到最优的调度运行方案。     

求解水电站日负荷优化分配的混合整数非线性规划模型

考虑水电调度复杂非线性关系,提出水电站日负荷优化分配的混合整数非线性规划(MINLP)模型。采用多项式拟合技术处理MINLP模型中的水位、库容、流量、出力等多变量耦合函数关系,分析确定了适合的多项式阶数和描述方式,构建了水位与库容、尾水位与出库流量的一元四次多项式,提出表征机组出力的水头和发电流量二元二次拟合方法,得到了水头—流量—出力关系三维拟合曲面,可以满足变化水头下机组出力的精细化计算要求。最后,采用成熟的MINLP求解器实现高效计算。提出的模型通过溪洛渡18台机组日负荷分配问题得到验证,从模型应用复杂度和结果精度两方面与经典混合整数线性规划(MILP)模型进行比较,表明MINLP模型应用便捷且精度较高,与实际耗水量的误差较MILP模型减少91%,更能反映水电站实际情况。     

基于网格搜索和交叉验证的支持向量机在梯级水电系统隐随机调度中的应用

将支持向量机(SVM)理论与网格搜索及交叉验证相结合,应用于梯级水电系统隐随机优化调度中,实现径流不确定条件下的梯级实际优化运行。以系统结构风险最小为SVM训练目标,结合参数分布规律,采用指数划分的网格搜索对模型参数进行优选;将K-fold交叉验证技术引入到SVM训练性能评价中,降低了训练样本随机性对训练模型性能的干扰,提高了模型的泛化能力。建立VC_与MATLAB混合编程平台,对梯级水电系统隐随机优化调度运行进行仿真,结果表明基于采用最优参数SVM的隐随机优化调度在梯级系统发电量和发电过程方面取得了良好成果。     

基于改进GA-PSO算法的孤立微网日前经济调度

针对孤立微网中电源、负荷类型较多,日前调度复杂且较难收敛于全局最优解的问题,采用粒子群遗传混合算法(GA-PSO)求解这一混合整数非线性(MINL)问题。首先建立了孤立微网内微型燃气轮机、蓄电池和各种负荷的调度模型及日前调度的目标函数。对蓄电池放电深度模型进行了改进,以更合理地描述其充放电成本;按补偿合同对负荷直接调度;在保证可靠性的前提下,考虑微网运行成本,以微网运行收益最大为目标建立了目标函数。其次提出了新的粒子群遗传混合算法,最后采用该算法针对一个微网算例进行仿真验证,结果表明该算法能有效解决混合整数非线性规划问题。该方法对多时段、多种单元混合的微网优化调度,能够快速收敛。