计及需求响应不确定性的电-气耦合配网系统动态分布鲁棒优化

需求侧负荷波动和天然气管存动态特性给电-气耦合配网系统的调度运行带来了较大挑战。针对需求响应不确定性和天然气动态特性,提出了一种机会约束与Wasserstein距离相结合的电-气耦合配网系统分布鲁棒动态优化模型。首先,考虑可削减、可转移、可替代3种需求响应负荷及天然气传输的管存特性,构建了确定性的电-气耦合配网动态优化模型。其次,针对需求侧电负荷、气负荷的不确定性,基于衡量不同概率分布之间Wasserstein距离的分布鲁棒方法,构建不确定变量的概率分布模糊集。由于传统的分布鲁棒优化未考虑不等式约束的不确定性,结合机会约束将含不确定变量的不等式约束成立的期望概率,限定在最低允许的置信水平之上,以提高模型的可靠性。最后,通过对偶理论和条件风险价值近似将所提模型转化成线性规划问题进行求解,在修正的33节点配电网和比利时20节点配气网组成的电-气耦合配网系统进行仿真实验,结果表明所提模型可有效降低运行成本,提高风电的消纳能力。     

考虑风电不确定性的电热综合系统分布鲁棒协调优化调度模型

目前,弃风现象仍是制约风电发展的主要因素,且风电具有较强的不确定性,而传统随机规划和鲁棒优化方法均不同程度上存在片面、保守和经济性问题,基于此,该文提出了考虑风电不确定性的电热综合系统分布鲁棒协调优化调度模型。首先,搭建以热电联产机组和电锅炉为耦合单元,以常规机组发电成本、热电联产机组发电成本和弃风成本为综合优化目标,电功率平衡、热功率平衡、最小开停机等为约束条件的确定性热电协调优化调度模型;其次,以调度系统可用的风电出力历史数据为基础,构建数据驱动下的分布鲁棒两阶段优化调度模型,模型第一阶段目标中不仅考虑了机组开停机成本,还融合风电预测场景信息,制定出更具经济性的日前调度计划,第二阶段综合考虑1-范数和∞-范数约束不确定性概率分布置信集合,寻找到最恶劣概率分布下的模型最优解,并采用列与约束生成(column-and-constraint generation,CCG)算法进行求解。最后,采用IEEE39节点算例验证了模型对风电消纳的提升效果和分布鲁棒模型的有效性。     

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。     

考虑相变储能与建筑蓄能特性的微网分布鲁棒优化调度

基于相变材料特性建立相变储能水箱热力学模型;分析建筑负荷特性,建立建筑室内温度动态模型;运用基于Wasserstein距离的分布鲁棒算法,建立风电预测误差不确定集。提出考虑相变储能与建筑蓄能特性的微网两阶段分布鲁棒优化调度模型。模型第1阶段是基于风电预测信息,制定日前调度计划,第2阶段考虑风电预测误差,在最恶劣概率分布条件下,获得日内调度计划。最后,运用算例分析相变储能水箱与建筑蓄能特性对风电消纳以及系统调度的影响,并验证分布鲁棒模型的有效性。     

考虑不确定性物理边界的灵活爬坡备用分布鲁棒经济调度

面对新能源不确定性的影响,需要充分挖掘电力系统的灵活调节能力。为此,提出了一种基于数据驱动分布鲁棒机会约束的灵活爬坡备用经济调度模型。考虑新能源不确定性功率波动的物理边界,利用Wasserstein距离构建模糊集,从而建立更加准确的不确定性模型。采用联合机会约束控制第二阶段安全越限风险,在保证安全鲁棒性的同时,避免过于保守的决策结果。基于仿射决策规则和条件风险价值理论,将两阶段分布鲁棒问题近似为线性模型,从而实现高效求解。以改进的IEEE 9节点系统为算例验证所提方法的有效性,探究了训练样本量对结果的影响,并将所提方法与鲁棒优化方法和随机优化方法进行对比。     

计及源荷不确定性的柔性互联配电系统两阶段电压优化

为解决分布式电源及负荷不确定性导致的配电网电压越限问题,提出了柔性互联配电系统两阶段分布鲁棒机会约束优化调度方法。首先,基于Wasserstein理论确定源荷预测误差的不确定概率集合。其次,计及节点电压和支路功率的机会约束,建立基于分布鲁棒机会约束的柔性互联配电系统日前、日内两阶段电压优化模型。再次,对机会约束条件进行近似转化处理,应用混合整数随机二阶锥优化算法,以提高随机混合整数非线性模型的求解速度。最后,通过改进的IEEE 33节点系统验证模型和求解算法的有效性。算例表明,所提模型可有效提高柔性互联配电系统优化运行的安全性、经济性和鲁棒性,求解算法可有效提高计算效率。     

考虑碳捕集和风电出力不确定性和电热联合系统多阶段鲁棒优化的低碳调度

为实现电力低碳化、促进可再生能源并网消纳，需要系统运行实现低碳、经济、稳健的三角平衡。因此，提出了一种考虑碳捕集和风电出力不确定性的电热联合系统多阶段鲁棒优化的低碳调度方法。首先对考虑碳捕集、温控负荷等多种灵活资源的电热联合系统进行建模，然后将风电预测误差通过盒式不确定集进行刻画，考虑碳配额与碳交易收益，提出电热联合系统的多阶段鲁棒优化的低碳调度模型。模型可根据每一时段的风电实际出力做出调整，从而使后续时刻的经济、低碳综合成本最小化。再通过鲁棒对偶动态规划算法求解该模型。最后，通过算例验证所提模型在提升电热耦合系统低碳经济水平方面的作用。     

考虑风电不确定性和相关性的多区域电网分布鲁棒经济调度

目前基于矩的分布鲁棒优化方法没有很好地考虑风电不确定参数间的相关性导致方法比较保守.考虑风电的不确定性和相关性,使用主元分析方法构建基于矩的分布鲁棒多区域电网经济调度模型的降维模糊集.将原始模型转化为半定规划模型,并采用延迟约束生成算法进行求解.算例仿真结果表明所提方法可以提高计算效率以及降低电网成本.     

考虑阶梯型碳交易的风光储联合系统分布鲁棒优化调度

在“双碳”目标下，风、光等清洁能源的渗透率将不断提高，针对其发电具有不确定性给电力系统带来的调度难题，提出了风光储联合系统的两阶段分布鲁棒优化调度模型。为了减少系统的碳排放量，引入了阶梯型碳交易。模型中，第一阶段根据预测信息使系统的运行成本最低，第二阶段使用基于数据驱动的Wasserstein距离来构建出力误差的模糊集。并使用仿射策略对模型进行调整，使系统在满足模糊集中最恶劣分布的情况下，使调整成本最小。最后，使用了强对偶原理把模型转化为等效混合整数线性优化模型。通过算例分析及对比，验证了考虑阶梯型碳交易可以显著减少对传统机组的使用，以及分布鲁棒优化模型的适用性和优越性。     

考虑风电出力不确定性的分布鲁棒主备协同优化调度

随着大量可再生能源如风电接入电网,如何最大化地利用可再生能源、减小传统火电机组的成本成为亟需解决的难题,特别是机组运行和备用容量的协同调度成为现在研究的一大热点。考虑风电出力的不确定性,建立了成本最小化的两阶段经济调度模型。在第一阶段,即日前调度,根据预测的风电出力制定机组预调度方案。在第二阶段,即实时调度阶段,根据风电的实时出力对第一阶段调度方案进行反馈调节。针对风电出力的不确定性,应用Kullback-Leibler离散度原理对不确定因素进行建模。结合分布鲁棒方法,建立了极端概率分布下的两阶段分布鲁棒主备协同优化模型,并将其转化为可解的混合整数非线性规划问题。基于广义Benders分解方法,提出了分解协调算法对优化模型进行求解。最后以IEEE 6 节点系统和IEEE 118 节点系统进行算例仿真分析,并对比传统鲁棒及随机规划方法,验证了所提方法的可行性和优越性。     

计及需求响应及抽水蓄能的含风电系统鲁棒机组组合

针对大规模风电接入电力系统带来的消纳问题,提出一种考虑需求响应及抽水蓄能的鲁棒机组组合优化方法。计及需求响应、抽水蓄能机组的运行约束及鲁棒可行性约束,采用考虑不确定预算的风电功率不确定集合,基于仿射补偿策略,构建鲁棒机组组合模型。同时根据对偶原理将鲁棒优化模型转化为确定性的数学规划问题,并在改进的IEEE39节点系统进行算例仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。     

考虑新能源消纳及需求响应不确定性的配电网主从博弈经济调度

针对当前配电网侧风电消纳率较低的问题,运用Stackelberg动态博弈理论,提出一种以配电网侧为主体、负荷侧为从体的主从博弈模型.通过分析用户负荷特性,建立用户负荷特性模型;运用三角模糊数描述需求响应的不确定性,建立价格型需求响应不确定性模型;以配电网侧配电网运行成本最小及风电消纳最大、负荷侧用户电费最低为目标建立配电网主从博弈经济模型,二者通过优化配电网侧的准实时电价策略集及负荷侧需求响应策略集达到博弈均衡;以修改后的IEEE 30节点系统为算例,采用改进型教与学优化算法求得该主从博弈模型的均衡解.算例仿真分析表明,所建模型能够有效提高配电网风电消纳能力,减少配电网运行成本和用户电费,实现主、从体双方社会效益与经济效益最优化.     

考虑源荷不确定性的电热系统联合调度

针对风电和电热负荷不确定的问题,提出计及源荷不确定性的旋转备用容量的优化方法,建立考虑电热备用耦合影响的调度模型。在日前阶段,以能源与负荷的预测量制定机组的出力方案,风电由于其预测精度较低,利用Beta概率密度函数来拟合风电出力,从而确定风电的不确定性带来的旋转备用容量,利用机会约束规划来处理不确定问题;负荷有较高的预测精度,但其波动性较强,使用概率场景生成和削减的方法制定不同场景下负荷备用需求的调整量,以日运行成本最低建立目标函数,运用改进的粒子群算法在IEEE30节点系统上验证了所提模型的经济性和鲁棒性。     

计及运行风险和需求响应的两阶段鲁棒机组组合模型

高比例风电并网给电力系统的调度运行带来了挑战。为应对风电的不确定性,该文提出一种计及运行风险和需求响应的两阶段鲁棒机组组合(unit commitment,UC)模型,此模型具有以下特点:1)基于历史风电预测–实测数据分析了风电预测误差的分布特征,进而建立一种基于0-1规划的运行风险模型;2)将建立的运行风险模型与鲁棒UC模型结合,通过求解鲁棒UC模型动态地调整风电不确定集合的边界,实现运行成本和运行风险的协同优化;3)考虑分时电价对负荷需求的影响,并分析需求响应(demand response,DR)的不确定性对调度结果的影响。提出的模型采用Benders-C&CG方法进行求解。仿真结果表明,所提模型可动态地调整风电不确定集合边界,有效降低了运行成本和运行风险的总和。     

考虑静态安全距离的含风电电网安全优化调度

大规模风电的接入给系统优化调度带来了严峻的挑战。传统含风电电力系统调度方法高度依赖于精确的风电概率分布或高精度的风电预测区间的建立,在处理风电不确定性超出预计值时可能存在校正调度、弃风的问题。为促进风电的消纳,引入安全域理论的概念,分析安全域、静态安全距离与风电出力不确定性间的关系。在此基础上,提出了添加系统静态安全距离为约束的电网安全优化调度模型。IEEE39节点系统算例的仿真结果表明,所提模型面对当前风电预测精度较低的实际情况,具有一定的鲁棒性和较强的可操作性。     

多直流馈入受端系统负荷恢复分布鲁棒优化

在含风电的多直流馈入受端系统中,直流系统和风电提供功率支撑可以加快负荷恢复,但不可避免的风电和负荷不确定性问题会给恢复安全带来挑战。为此,提出了一种可以充分利用现有数据降低不确定性风险的恢复决策方法。该方法首先分析直流系统的功率调控特性,建立多回直流功率调控约束模型。其次,构建基于Wasserstein距离的风电出力和负荷模糊集来描述源荷双侧的不确定性。然后,定义恢复风险指标描述不确定性导致的安全越限风险,建立两阶段分布鲁棒优化模型,最小化最恶劣概率分布下的恢复风险。最后,利用对偶理论和big-M方法,将该模型转化为混合整数线性规划问题求解。该方法可充分利用已有数据,提供鲁棒性灵活可调的最优负荷恢复方案,能够平衡恢复过程中的经济性与安全性。算例分析结果表明,所提出的方法可以有力保障各直流传输功率的协调优化和负荷的安全有序接入,消除不确定性带来的运行风险。     

考虑风电-负荷及综合需求响应不确定性的能量枢纽双层优化运行及配置方法

现有研究在关注多能互补系统中源荷双侧不确定性问题时,忽略了用户侧综合需求响应(IDR)不确定性的影响。为此,文章以能量枢纽(EH)为研究对象,综合考虑可再生能源发电侧、用电侧以及用户侧电/热综合需求响应三方面不确定性,提出一种双层能量枢纽规划配置模型。论文结合非参数密度估计与Copula理论对传统源荷双侧不确定性概率模型进行改进,同时基于基线负荷与负荷弹性系数双重不确定性,提出电/热综合需求响应量计算方法;在此基础上,以系统年综合运行费用最小为目标,分层求解能量枢纽设备配置与能量分配情况。算例表明,配置计算中计及IDR有助于平缓系统净负荷曲线,减小用户用能及间歇性电源出力不确定性对系统配置结果的影响,使系统经济、环保运行。     

考虑电价不确定性的负荷价-量曲线聚合方法

随着电力市场的发展,需求侧逐渐参与电力市场报价。报价曲线需要反映需求侧的真实价格响应特征。然而,需求侧的负荷资源具有数量多、单个容量小的性质。大量用户聚合上报的价-量曲线尽量准确地反映需求侧特征,有利于售电侧准确掌握聚合用电特性,维护电力市场经济信号准确性。针对此,提出一种考虑电价不确定性的需求侧用户价-量曲线聚合方法,该方法可有效保留各负荷的价格响应特性,并为大量需求侧用户参与市场出清提供技术支撑。首先,该文考虑电价预测的不确定性,基于后验误差与核密度估计,建立适应多种电价预测模型的电价概率分布生成方法;在此基础上,提出需求侧用户价-量曲线的最优聚合模型,能在预测电价附近展现良好的聚合精度,且适用于不同出清模式的电力市场。针对所提模型具有的分段非线性特性,该文采用启发式算法-粒子群算法求解该模型。最后,基于真实电价数据验证了所提方法的有效性。     

考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性评估

气电联合系统是能源互联网的重要组成部分,其可靠性评估对系统安全运行具有重要意义.因此,提出一种考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性评估方法.首先建立气电联合系统负荷削减优化模型,利用泰勒级数展开法对考虑气网潮流方向和天然气管道运行状态的天然气潮流约束方程进行线性化处理;其次引入电、气负荷综合需求响应以提升系统可靠性,并对可中断和可转移电、气需求响应负荷进行建模;然后提出考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性评估指标,并基于序贯蒙特卡洛模拟法获取系统设备元件的运行状态,评估考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性;最后对IEEE 24-NGS 12气电联合系统进行算例分析,评估了7种不同场景下气电联合系统的可靠性,仿真结果验证了所提方法的有效性.