防灾应急电源优化调度的机会约束规划方法

在电力系统防灾应急体系中,需要合理调度防灾应急电源,以最大限度地降低停电损失。在实际停电事故发生时,调度环境非常复杂且具有很多不确定性因素,而现有防灾应急电源优化调度方面的研究大多未计及多重不确定性因素的影响。在此背景下,假定应急电源的行驶时间近似服从正态分布,失电用户的缺电功率近似服从区间均匀分布,在此基础上建立基于机会约束规划的防灾应急电源优化调度模型。该模型以重要失电用户的总停电损失最小为优化目标,采用置信水平处理模型中的不确定参数,并在量子进化算法中嵌入蒙特卡洛仿真来求解。算例分析结果表明所提方法可以处理电力应急过程中的多重不确定性因素,合理分配防灾应急电源,进而降低停电损失。     

基于区间算术的含分布式电源电网无功优化方法

为了解决分布式电源出力不确定性以及负荷波动性所带来的影响,提出一种基于区间数的含分布式电源电网无功优化方法。介绍区间数和区间算术的概念并建立区间潮流模型;建立含分布式电源电网区间无功优化模型的目标函数和约束条件,并给出采用粒子群算法求解区间无功优化模型的步骤;最后通过Matlab对一个修改后的IEEE14节点系统进行区间无功优化仿真计算,并采用粒子群算法对单一潮流断面进行无功优化验证了所提算法的正确性。仿真结果表明,基于区间算术的无功优化方法能够在计及电网不确定性因素情况下,使得电网趋优运行。     

计及不确定性的移动应急电源鲁棒优化调度

建立电力应急响应机制对提升电力系统应急保障能力意义重大,发生停电事故时合理调度移动应急电源可以降低停电损失,是应急响应过程中重要的一环。停电事故发生时实际停电持续时间、移动应急电源行驶时间和重要用户缺电功率都存在不确定性,然而现有的与移动应急电源优化调度有关的研究大多并未考虑这些不确定因素。在此背景下,提出一种计及不确定性的移动应急电源鲁棒优化调度方法。首先,以区间数表示调度过程中的不确定因素,建立以重要用户停电损失最小为目标函数的包含区间数的优化模型。接着,针对该模型中包含的非线性函数及二次项,通过引入辅助决策变量的方法将模型转化为混合整数线性规划问题。然后,针对悲观解在很多情况下可能过于保守的不足,提出一种基于可接受的解的波动范围的鲁棒优化方法。最后,通过算例说明了所提出模型能够有效地应对移动应急电源优化调度中的不确定因素并得到有效的调度方案。     

基于V2G的EPS功能的应急电源优化分配

研究了基于V2G的EPS储能源容量配置现状与待恢复区域应急电源需求问题,考虑电网的社会关联影响,提出了基于EPS功能的城市电网应急电源优化方案。根据恢复区域优先级确定综合指标权重系数;在保证电动汽车次日正常工作前提条件下(时间约束,容量约束等),以网络总费用最小为目标函数,利用三角模糊数表征应急电源物流时间的不确定性,求解EV最优路径;通过遗传算法得出应急电源最优分配方案。通过算例分析结果对验所提模型的合理性与有效性进行了验证。     

基于区间理论的油田综合能源系统优化规划

针对油田的能源结构和用能负荷的特征,构建了油田综合能源系统架构;考虑可再生能源出力的不确定性和油田多元负荷用能的随机性,建立了光伏、光热出力的区间模型,热负荷区间模型和基于价格型响应的电负荷区间模型;通过分析设备投资成本的时间价值和区域碳中和途径,建立一种计及源荷不确定性的综合能源系统规划模型,并结合仿射算法和区间序关系,将不确定性优化问题转化为确定性的多目标优化问题进行求解。算例分析表明,油田综合能源系统架构符合油田能源禀赋和负荷实际耦合情况,设备配置方案投资回收年限短,不确定性权重系数越高,投资越大,年净收益区间越大,结果验证了规划方法的有效性。与传统鲁棒凸规划优化方法相比,所提方法为决策者提供了满足区间约束的解集,避免了规划方案的保守性。     

考虑交通网络不确定性及SESS与MESS空间配合的分布式储能防灾应急规划

为在大规模停电后提供紧急电力支持,提出一种考虑交通网络不确定性及固定储能系统(SESS)和移动储能系统(MESS)空间配合的分布式储能(DES)防灾应急规划方法。基于正态分布区间数,建立通行时间不确定的MESS调度交通网络模型,提出考虑SESS与MESS空间配合效应的联合应急供电策略。采用机会约束描述交通网络不确定性,构建考虑供电可靠性最优的DES选址定容模型。将机会约束转换为确定性等价类,针对DES防灾应急系统多个供电可靠性衡量指标间的冗余问题,提出基于规格化法平面约束法的多目标优化求解方法。采用改进的IEEE 30节点系统及交通网络进行验证,结果表明所提方法能够实现多区域最优配置,验证了SESS与MESS的空间配合效应,并反映了交通网络不确定性对规划结果的影响。     

考虑不确定性的微网日前经济优化调度区间线性规划方法

微网中的可再生能源发电出力和负荷功率都具有不确定性特征,在微网的经济优化调度中如何考虑这些不确定性因素的影响值得深入研究。为了能够表征微网中的这些不确定性因素,采用区间数学对风速以及光照强度变化的不确定性进行了区间数描述,并结合对负荷不确定性的区间描述,提出了微网日前经济优化调度的区间线性规划模型。然后,结合分时电价,考虑微网与外部电网的电能交换问题,应用CPLEX优化软件结合C++编程实现了区间线性规划求解方法。最后,以微网中储能对系统经济运行的影响分析为例,讨论了考虑可再生能源发电出力和负荷功率的不确定性对优化结果产生的影响。算例结果验证了所提模型和方法良好的鲁棒性能,显示了对不确定性优化问题求解的有效性。     

含DG的主动配电网供电路径优化的研究

含分布式电源(distributed generation,DG)的主动配电网供电路径优化可以提高配电网运行的经济性和可靠性,并达到平衡负荷的目的。不确定性的DG出力、负荷的描述及求解是研究的难点。文中引入区间数以描述DG出力和随机负荷的不确定性,建立了以区间数表示的网络损耗为目标的主动配网供电路径优化模型;在Ybus高斯迭代潮流方程的基础上结合区间分析建立了区间潮流计算模型,对区间的加减法引入仿射运算有效地克服了区间运算过于保守的问题;最后,结合邻域搜索以及克隆选择算法提出了求解上述模型的优化方法,以实现考虑多种不确定因素下配电网供电路径的优化。算例分析验证文中所提方法快速性和有效性。     

考虑时间分级的移动应急电源优化配置模型

合理配置移动应急电源对提高城市电网应急能力具有重要意义。综合考虑停电时间、用户自备电源供电时间、供应点与用户间交通时间、用户损失费用、应急电源投资和维护费用以及供应点交通便利度等因素,建立了含3个优化目标考虑时间分级的应急电源配置数学模型。提出了求解该模型的引入回溯表和长期表的多目标禁忌搜索算法;模型统一考虑了供应点选址及用户选择,并能够提供多种候选方案。实际算例证明模型和求解算法是合理和有效的,也有助于提高城市电网应急能力。     

基于区间不确定性的微网有功—无功联合优化调度

针对微网优化调度问题,首先,考虑到可再生能源(如风电、光伏等)功率预测和负荷预测的不确定性,以及微网系统中有功潮流和无功潮流的强耦合性,提出利用区间描述不确定性,并建立微网系统的有功—无功联合优化调度模型。然后,采用区间序关系模型转换方法,将基于区间不确定性的联合优化模型转换成一般的确定性优化模型,以便于优化问题求解。最后,为验证所提出的微网系统优化调度方法,利用专业优化软件(GAMS)在典型的微网系统算例上进行数值仿真试验,并结合试验结果分析区间不确定水平对微网系统运行成本及各微电源出力的影响。     

计及源荷双侧不确定性的跨区互联电网源网荷协同调度

日益完善的跨区互联结构、大规模间歇性新能源并网以及负荷侧参与调度能力的提升对电网调度提出了新的挑战,因此研究了源荷双侧不确定和可调度情况下跨区互联电网的协同调度问题。首先,以当前国内跨区互联电网的分层调度架构为基础,构建了计及联络线的跨区互联电网源网荷协同调度模式;然后,考虑到不确定性因素对系统约束条件和调度目标的影响,基于随机机会约束规划建立了该调度问题的基础优化模型。最后,考虑到基础模型存在寻优求解困难等方面不足,进一步提出了上层火电机组启停/联络线功率,下层火风光机组出力及柔性负荷调度量的改进分层优化模型,并采用2类粒子群算法分别对上下层模型进行求解。对不确定环境下的所得调度计划进行了分析,验证了所建分层优化模型的合理性以及求解方法的有效性。     

计及权系数影响的区域电网时段多目标调度优化策略

为了解决区域电网受风光机组出力的不确定因素影响的调度优化问题,提出了含风光机组在内的多电源多目标调度优化模型,目标函数中考虑了经济运行成本及环境治理成本,同时增加了备用容量和爬坡能力等约束。考虑权系数对多目标优化结果的影响,基于不同的负荷情况,对多目标优化的权系数进行动态选取,得到各阶段负荷下对应的权系数。该文将负荷分为基荷、腰荷及峰荷三种情况,根据模糊综合评价法对各种负荷情况动态确定权系数,以此提出四种优化方案。为了降低综合成本,在考虑了各种约束的前提下,利用改进的粒子群算法求解模型,求得四种方案下的分时段综合成本,并确定调度优化方案,同时得到运行周期内区域电网中机组出力的最佳策略,最后通过实例验证了所提基于动态权系数的多目标调度优化策略的有效性。     

考虑光-荷不确定性和旋转备用约束的主动配电网经济优化调度策略

分布式光伏、储能装置等大量分布式电源接入主动配电网(active distribution networks,ADN)后,光伏出力、负荷和旋转备用容量的多重不确定性对主动配电网经济调度的可靠性提出新的挑战。考虑了光伏出力及负荷不确定性,对旋转备用容量进行概率约束,以调度过程中运行成本最小为目标函数提出了一种主动配电网经济优化调度模型。通过所提出的潮流约束线性化方法和离散步长变换方法,将机会约束规划(chance constrained programming,CCP)模型转化为易于求解的确定性混合整数线性规划(mixed-integer linear programming,MILP)模型,并通过CPLEX求解器进行求解。基于IEEE-33节点配电网系统对所提方法进行验证。算例结果表明,所提策略的系统计算时间显著减少,优化效果更好,且可以通过适当设置旋转备用容量概率约束的置信水平实现主动配电网可靠性与经济性间平衡。     

可再生能源电力系统负荷平衡化分散调度方法研究

可再生能源电力系统负荷调度容易受到不确定性因素的影响,没有考虑备用调度因素,导致电力系统调度效果较差。针对该问题,提出可再生能源电力系统负荷平衡化分散调度方法研究。根据动态负荷平衡系统结构,建立单区域考虑多重不确定性负荷平衡化分散调度模型,并描述负荷在时间段内的变化值,以此确定调度目标函数。在相关约束条件下,使各个负荷预测误差相互独立,保证本区域负荷波动一致,完成多重不确定性负荷平衡化分散调度。在既定联络线功率下保持约束条件不变,通过引入协调优化乘子项,计算第二层下级优化目标函数,实现备用分散协调调度。仿真实验结果表明,该方法具有良好的抗干扰性,调度效果最高可达到99%。     

考虑光-荷不确定性和旋转备用约束的主动配电网经济优化调度策略

分布式光伏、储能装置等大量分布式电源接入主动配电网(active distribution networks,ADN)后,光伏出力、负荷和旋转备用容量的多重不确定性对主动配电网经济调度的可靠性提出新的挑战。考虑了光伏出力及负荷不确定性,对旋转备用容量进行概率约束,以调度过程中运行成本最小为目标函数提出了一种主动配电网经济优化调度模型。通过所提出的潮流约束线性化方法和离散步长变换方法,将机会约束规划(chance constrained programming,CCP)模型转化为易于求解的确定性混合整数线性规划(mixed-integer linear programming,MILP)模型,并通过CPLEX求解器进行求解。基于IEEE-33节点配电网系统对所提方法进行验证。算例结果表明,所提策略的系统计算时间显著减少,优化效果更好,且可以通过适当设置旋转备用容量概率约束的置信水平实现主动配电网可靠性与经济性间平衡。     

计及充换放储一体化电站的主动配电网故障恢复

建立了电动汽车区间负荷模型和充换放储一体化电站(简称一体站)区间负荷紧急支撑模型,提出一体站区间负荷紧急支撑策略及其孤岛区间负荷供电范围划分策略。基于区间理论分析,以系统孤岛负荷、开关动作次数和网损分别作为不同层的优化目标,建立主动配电网故障恢复多层优化区间模型。提出混沌模拟退火帝国竞争算法对故障恢复区间模型进行优化,并提出基于仿射数的区间Dist-Flow法用于潮流计算。算例结果表明所提方法快速、有效。     

基于弱鲁棒优化的微能源网调度方法

微能源网中的新能源和负荷存在不确定性,给系统安全运行带来挑战。鲁棒优化常用于处理不确定性问题,能够保证微能源网的安全性,但具有保守性强的缺点。而弱鲁棒优化能够有效改善传统鲁棒优化的保守度。文中对典型的微能源网进行数学建模,并构建了基于弱鲁棒优化的微能源网调度模型。模型计及可再生能源出力和负荷的不确定性,在能源供求关系中引入表征能源功率缺额的松弛变量,以微能源网的综合利润与惩罚项之差最大为目标,并通过对等式转化理论将不确定性约束转化为确定性约束,使其可通过常规优化方法进行求解。最后通过仿真算例进行验算,结果表明所提模型不仅可以改善调度保守性,提高调度经济性,而且可以适应不同决策者的调度要求。     

基于场景生成与IGDT的风光-碳捕集-P2G虚拟电厂经济调度

为了有效降低风光出力与负荷预测的不确定性对虚拟电厂调度运行的影响,提出了基于场景生成与信息间隙决策理论（IGDT）的经济调度优化模型。通过Copula函数与非参数核密度估计方法构建风光出力联合分布模型,并利用蒙特卡洛模拟与k-means聚类得到典型场景。利用区间约束对负荷预测的不确定性进行建模,构建不同风险偏好下的调度优化模型。以典型的虚拟电厂系统进行算例分析,验证了所建立模型可以为不确定性影响下的虚拟电厂经济调度问题提供解决方案。