含虚拟电厂的风电并网系统分布式优化调度建模

针对大规模风电并网消纳的难题,该文提出一种计及需求响应虚拟电厂的风电并网系统分布式日前经济调度优化模型。首先,将需求侧负荷以需求响应虚拟电厂形式参与系统优化调度,通过负荷转移以实现削峰填谷,促进风电消纳;结合电网中不同电力公司所辖电网具有相互独立且互联的特点,基于电网分区,采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)构建分布式优化调度模型并提出多区域协同优化的迭代计算框架;然后,在求解该分布式优化调度模型过程中,每次优化迭代时相邻区域之间仅交换边界节点相角信息即可实现各分区系统以运行成本最低为优化目标的分布式求解,在降低区域间协调运行的信息量,保证各区域独立运行的灵活性和信息私密性的基础上,最终实现电网经济调度和风电消纳的全局最优。最后,通过对6节点测试系统和IEEE-118节点测试系统的算例分析,验证了所提模型的可行性和算法的有效性。     

基于区块链的多互联微电网分布式协调优化调度

为实现多互联微电网新能源优势互补、高效消纳,提出一种基于区块链技术的多微电网互联三级两阶段协调调度优化方法。首先,根据不同的调度级别设计了基于区块链的多区域微电网分布式协调调度框架;然后,将多区域微电网互联优化问题分解为两阶段优化调度模型,在日前预调度阶段制定日前预调度计划,实现互联区域全局经济性最优;在实时调控阶段考虑微电网内新能源实时出力的不确定性因素,针对日前计划电量和实际交易电量调控偏差进行滚动优化控制;其次,采用列约束生成算法对两阶段问题进行交互迭代求解;最后,算例分析表明,所提方法不仅能有效降低多重不确定性对互联系统安全运行及新能源消纳的影响,而且提高了互联区域的经济收益。     

考虑限幅约束的多区域互联电网全分布式潮流算法

多区域互联电网中有大量限幅非光滑约束,增加了潮流模型的非凸性。针对传统基于启发式规则处理限幅的分布式潮流算法在计算过程中容易出现收敛性问题,提出了一种能鲁棒性处理非光滑约束的互联电网全分布式潮流计算方法。首先根据分层分区调度模式对电网进行分区,并将模型中非光滑约束进行光滑处理,然后基于具有二阶收敛速度的双层交替方向非精确牛顿法,将潮流问题转化为求解最优步长增量的问题。基于零空间法(Null-Space)对状态变量的系数矩阵进行降维处理,采用共轭梯度(Conjugate Gradient, CG)算法更新每个分区的对偶乘子,乘子更新过程中利用二阶信息提高了算法的收敛性。多区域间进行分布式计算时无需协调层参与,仅需通信少量边界信息,因此通信负担轻。最后,以30节点和182节点系统为测试算例,验证了所提方法在设置恶劣初值和处理非光滑约束时具有较高的精确性和较好的收敛性。     

考虑源荷碳势耦合的电力系统双层低碳经济调度

针对目前低碳调度中负荷侧低碳手段单一且源荷两侧减碳方法相对独立缺乏联动的问题,在利用碳排放流引导多类型负荷需求响应模型的基础上,提出考虑利用碳势耦合源荷多降碳手段的电力系统双层低碳经济调度模型。上层模型基于阶梯碳交易市场,计算源侧的碳市场交易成本,并按照负荷分类进行针对性区域碳排约束,建立考虑源-荷碳势约束的电力系统低碳经济调度模型,求解机组初始调度方案;下层模型利用碳排放流理论,基于上层模型的调度方案计算负荷侧各节点碳势指标和碳排责任分摊量,建立负荷侧多类型需求响应模型,利用用户侧调节能力优化负荷分布进一步实现系统低碳效益。最后在考虑风电不确定性建模的前提下,基于改进的IEEE 30节点系统进行算例分析,结果表明所提调度方法能够有效促进风电消纳,降低碳排放量。     

大电网调度自动巡航中经济运行域的构建方法

经济运行域的构建是实现大电网调度自动巡航的第一步。文中将经济运行域定义为各种调度目标偏好下的所有日前安全约束最优发输电计划的集合。针对直流跨区互联大电网,以发电成本最小、碳排放最少和污染物排放最少为目标,构建了一体化多目标日前发输电计划模型。利用法线边界交叉法将该多目标优化问题转化为多个单目标优化问题,进而基于同步型交替方向乘子法构建送、受端电网分解协调模型,实现分布式求解。求解得到分布均匀的Pareto前沿面,即为经济运行域。对由2个IEEE 39节点系统改造的两区域直流互联系统进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度

为了保护综合能源系统中不同运营主体的信息隐私,权衡系统运行低碳性和经济性,解决天然气网络鲁棒模型难以求解的问题,提出了考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度方法。考虑天然气网络和热力网络的动态特性、碳-绿证耦合机制,构建综合能源系统动态低碳经济调度模型;为了保护各网络运营商的数据隐私,根据能量耦合关系对综合能源系统解耦,建立电-气-热网络的分布式协同优化模型;在此基础上,考虑风电出力和多能负荷的不确定性,提出基于一致性交替方向乘子法的分布式鲁棒优化框架,并利用二阶锥对偶理论与交替优化方法实现含二阶锥约束和二元变量的鲁棒子问题求解。以修改的IEEE 39节点电力网络、比利时20节点天然气网络和15节点热力网络为算例进行仿真分析,验证所提方法能够在源荷不确定性条件下实现综合能源系统各网络分散自治运行,同时兼顾系统运行的低碳性和经济性。     

一种考虑时间关联约束的安全经济调度解法

针对有时间关联约束的一类安全经济调度问题,以机组输出功率速率约束为例,建立Dantzig-Wolfe分解的主从优化问题及其迭代机制来求解。主问题是仅计及时间关联约束的优化问题,从问题是按研究期间所划分时段数构成若干静态子优化问题。主问题在由从问题确定的解空间内寻优;从问题依据主问题解所对应的拉格朗日乘子来修正其目标,以间接松弛时间关联约束。在给出主从问题交替求解收敛条件及其论证基础上,提出了详细的计算方法和特殊问题的处理手段。5机系统、IEEE 24节点系统和IEEE 118节点系统的计算和分析表明,文中方法能有效解决带有时间关联约束的一类安全经济调度问题,具有对大规模系统实际应用的前景。     

基于交替方向乘子法的互联微电网系统分布式优化调度

孤立微电网之间的互联问题得到了广泛关注,优化调度是保证互联微电网系统运行经济性的重要环节。文章提出一种基于交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)的互联微电网系统分布式优化调度方法。首先,对互联微电网系统优化调度的基本模型进行了说明;其次,介绍了各分布式电源的基本模型,建立面向实时优化调度的储能系统成本模型,将储能系统寿命损耗成本与放电功率之间的关系等效为二次型函数;然后,提出了基于ADMM的分布式优化调度模型及求解算法,在保证各微电网隐私的情况下,仅需提供"期望交换功率",即可通过交互迭代实现互联系统的最优调度。最后,通过三微电网互联算例,分析了分布式优化调度的运行结果,验证了所提方法的有效性。     

考虑风电时空相关性的电气互联系统分布式优化调度

风电具有的波动性及间歇性给电气互联系统的优化运行带来了随机性问题，增大了电气互联系统运行管理的难度。首先，应用基于预测箱的场景生成方法得到典型风电场景，对风电的波动性与多风电场间的相关性进行表征。其次，建立考虑配电网、天然气网络及各种耦合元件的电气互联系统日前经济调度模型，并基于ADMM（交替方向乘子法）进行分布式求解。最后，以IEEE 33节点配电网和7节点天然气网组成的电气互联系统为例，验证了所提模型的有效性。     

含风电接入多区域电力系统的分散式随机动态经济调度方法

该文提出一种含风电接入的多区域电力系统随机动态经济调度问题的分散求解方法。首先利用场景法对风电随机性进行建模,对每个区域的风电单独抽样,并构建预测场景和误差场景的边界节点相角一致性约束。其次通过复制边界节点变量和构建上层协调器,对多区域电力系统按区域进行分解。最后利用目标级联分析法对多区域随机动态经济调度模型进行分散优化,并采用部分聚合多切割方法高效求解各区域随机优化问题,构建上层协调器主问题、区域预测场景子问题和误差场景子问题交替求解。此外,为提高计算效率,先对预测场景下的确定性多区域动态经济调度模型进行优化,当算法收敛后再交替进行各区域的随机优化和上层协调器的分散协调。最后通过对三区域IEEE RTS系统和一个实际四区域2298节点系统进行测试,证明了该文方法的有效性。     

基于机会约束目标规划的多电-气互联综合能源系统分布式优化模型

多个综合能源系统间通过电能交互能有效提高系统风电消纳水平,寻求考虑风电不确定性下的多区域能量管理最优策略成为必要的研究工作。针对风电的随机出力特性和区域间电能传输的安全可靠性问题,将随机优化与分层协调技术相结合,建立了基于机会约束目标规划的多电-气互联综合能源系统分布式优化模型。首先,对单个电-气互联综合能源系统精细化建模,从系统经济性出发,引入区域间联络线灵活性机会约束。进一步,采用二阶锥松弛和确定性等价方法将该模型转化为混合整数二阶锥规划模型,利用广义Benders分解（general Benders decomposition,GBD）法,将模型分解为主、子问题反复迭代求解。最后,算例表明求解方法具备较好的收敛特性和计算效率,有效保障不同区域内用户信息隐私并有较强自适应性,而且机会约束目标规划模型比传统机会约束具有更好的经济性和灵活性。     

考虑储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化

强波动性分布式电源的大量接入给配电系统可靠安全运行带来了挑战。为此,提出了一种考虑储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化调度方法。首先,建立了综合考虑柔性配电开关、储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化数学模型,其中第一阶段考虑日前分布式电源出力预测的不确定性以及网络拓扑和储能的时序相关性进行全局优化,第二阶段基于第一阶段的决策方案和准确的超短期预测信息,在各时段对柔性配电开关进行实时调度;其次,采用改进的列与约束生成算法对模型进行求解,通过辅助变量和对偶变量交替迭代,显著提高子问题的求解效率;最后,通过33和69节点系统进行测试,验证了所提调度模型和求解算法的有效性。     

考虑储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化

强波动性分布式电源的大量接入给配电系统可靠安全运行带来了挑战。为此,提出了一种考虑储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化调度方法。首先,建立了综合考虑柔性配电开关、储能与动态重构的柔性互联配电系统两阶段鲁棒优化数学模型,其中第一阶段考虑日前分布式电源出力预测的不确定性以及网络拓扑和储能的时序相关性进行全局优化,第二阶段基于第一阶段的决策方案和准确的超短期预测信息,在各时段对柔性配电开关进行实时调度;其次,采用改进的列与约束生成算法对模型进行求解,通过辅助变量和对偶变量交替迭代,显著提高子问题的求解效率;最后,通过33和69节点系统进行测试,验证了所提调度模型和求解算法的有效性。     

考虑风电不确定性的多区电力系统分散式随机调度方法

在考虑风电出力不确定性的基础上研究了多区域电网分散式优化问题。首先,对区域边界共享节点进行复制以实现互联电网的解耦,然后,基于场景法对风电随机性进行建模,构建区域电网两阶段随机优化模型,最后,采用同步型交替方向乘子法(Synchronous Alternating Direction Method of Multipliers,SADMM)交替求解全网分散优化问题和区域两阶段随机优化问题。采用修改的新英格兰39节点系统构建3区域互联电网进行仿真测试,验证了所提模型能够有效应对风电的随机不确定性,并实现各区域电网调度的分散自治。     

基于Pareto最优的电力系统环境经济调度

针对纯粹依据成本指标或是污染指标进行发电调度的不合理性,以系统总发电成本和污染气体排放量作为目标函数,通过使用λ乘子,用于环境/经济调度模型中的多目标优化问题,并且通过Pareto最优前沿集求解最优λ乘子,同时还提出了含污染气体排放量约束情况下的λ乘子求解方法,可以协调系统进行经济调度和环境调度之间的矛盾,在考虑电力系统经济性的同时可以定量减少污染气体排放量。最后,用IEEE 5机14节点系统以及IEEE 6机30节点系统进行仿真验证,表明了所提模型和求解方法的正确性和有效性。     

基于电网分区的分布式输电能力计算

结合电网中的不同电力公司所辖电网具有相互独立且互联的特点,提出一种适于大区域互联电网的分布式输电能力协同计算方法。该方法通过分解－协调模型实现互联电网的解耦,采用增广拉格朗日法和辅助问题原理实现输电能力按地理分区,形成一个迭代形式的分布式输电能力计算框架,迭代中通过交换边界节点信息将互联外网信息反映到各分区的计算中,各地的子网络计算相对独立。新英格兰10机39节点测试系统证明该文所提方法的有效性。     

基于数据驱动的多微电网互联系统分布鲁棒运行优化

针对多微电网互联系统调度中分布式电源出力不确定性以及运行效率低下等问题,提出基于数据驱动的多微电网互联系统分布鲁棒运行优化策略。首先基于多元正态Copula理论,计及风电功率预测误差的时间相关性及其与预测值的条件相关性,运用聚类方法对处理后的分布式电源数据进行聚类分析,通过场景削减方法生成具有代表性的多变量典型场景,得出分布式电源出力的概率分布模糊集。然后,建立多微电网两阶段滚动调度优化模型,考虑微电网内新能源实时出力的不确定性,提出一种基于列约束生成算法（C&CG）与交替方向乘子法（ADMM）的分布式求解算法,以实现两阶段分布式迭代求解。仿真结果表明,该方法可有效降低源荷预测不确定性对多微电网系统安全运行的影响,提高多微电网区域的经济效益。     

考虑灵活性互济的跨区电网灵活性资源优化调度策略

针对电网的分区运行与多类型灵活性资源地区间分布不均衡的特性，提出一种考虑灵活性互济的跨区电网灵活性资源优化调度策略。首先，建立考虑多类型灵活性资源的综合灵活性供给能力模型，同时计及灵活性互济水平建立联络线功率约束模型；其次，建立基于电网间灵活性资源互济机制的多区域电网优化调度模型，将灵活性平衡机理与多种灵活性资源协调运行问题结合起来，引入模糊机会约束描述净负荷不确定性对灵活性供需平衡和电力平衡的影响；最后，以3个互联的IEEE-39节点系统为例对所提出的调度模型进行了验证，结果表明，所提灵活性互济调度模型促进了电网的灵活性供需平衡，有效地降低了系统运行成本和碳排放量，对系统经济安全、低碳环保运行具有积极意义。     

基于自适应步长ADMM的柔性配电网光-储协同分布鲁棒优化配置

针对柔性配电网的显著分区特征以及光伏出力的不确定特性,提出了一种区域间分布式优化及区域内两阶段优化方法,建立了基于自适应步长交替方向乘子法的光-储协同分布鲁棒优化配置模型。基于耦合支路法将柔性互联装置解耦,通过一致性约束协调各区域间的边界条件,利用自适应步长交替方向乘子法进行全局迭代分布式优化。以最小化柔性配电网的投资运行总成本为优化目标,建立基于数据驱动的各子区域两阶段分布鲁棒优化模型,并提出一种交直流混合凸松弛方法处理非线性非凸模型以便快速求解。基于改进相对熵构建光伏典型出力场景的不确定概率分布模糊集,通过列与约束生成算法求解两阶段分布鲁棒优化模型。以改进的某实际293节点柔性配电网为算例验证所建模型的有效性。     

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。