机组检修与运行组合的协同优化

机组检修计划和机组运行组合都是电力系统电源运行结构优化的重要组成部分。风电等新能源的大规模接入和智能电网调度的推进对电力系统电源运行结构优化提出了新的要求。为了进一步提高电网运行的安全性,提高电网消纳新能源的能力,提升电网调度的精确化、智能化水平,文中提出一种内嵌N-1安全校核的月度电源运行结构优化的新模式。该模式在更长的时间尺度、更广的空间维度充分挖掘机组检修与机组组合的协同优化空间,内嵌考虑N-1安全校核,有效提高了机组检修计划与发电计划的安全性与经济性。IEEE 30节点系统和某省级电网的算例分析揭示了实现机组检修计划与运行组合协同优化的效益。     

考虑梯级水电耦合特性的水火电联合检修优化

新形势下,发电机组检修计划编制需要在保证系统稳定运行的前提下最大化发电商经济效益,并兼顾市场公平性.为提高清洁能源利用率,检修规划和系统运行需要同时考虑梯级电站运行的耦合特性,对此,基于当前我国电力市场建设情况,提出一种考虑梯级水电耦合特性的年度水火电联合检修优化模型编制模式.首先,基于发电商申报的检修信息,设计适用于...     

考虑天然来水随机性的水火电系统机组检修计划

如何合理安排机组检修是水火电系统调度运行中的一项重要任务。在长时间尺度下,天然来水的随机性使机组检修计划本质上成为随机优化问题,通常采用场景法描述随机性,但其形成的高维优化问题难以直接求解。建立多场景耦合的水火电系统机组检修优化模型,利用多学科协同优化(Multidisciplinary Collaborative Optimization, MCO)方法将各场景间的非预期性约束及检修变量耦合约束解耦,实现了原问题的降维,且MCO结构具有内在的并行性。此外,在基于MCO的系统级优化问题中,用绝对值惩罚项替代二次惩罚项,保证该问题是一个混合整数线性规划问题,有利于提高计算效率。最后以某省级实际水火电系统为算例进行仿真分析,验证了所提模型和算法的有效性。     

含风电的电力系统月度机组组合和检修计划联合优化调度

恰当考虑风电出力的随机性和相关性,进行含风电的电力系统月度机组组合和检修计划联合调度,对于提高风电的接纳能力和系统中期运行的可靠性和经济性都具有重要的意义。根据风速历史数据统计得到风电出力的月度概率分布,构建基于机会约束规划的月度机组组合和检修计划联合调度随机模型,并给出随机模型的确定化转换方法。为实现机组发电调度和检修计划的联合优化,模型中引入了检修费用及检修相关约束,并针对机组组合和检修计划之间的耦合关系,设置相关时段索引变量,建立相互之间的关联矩阵。利用混合整数线性规划法对模型进行求解。通过118节点系统的仿真计算,验证所提模型的合理性和方法的有效性。     

火电机组在电力市场下的计划检修策略

对国内外电气设备状态维修的现状及其实现方法进行了综述.提出了在电力市场环境下发电厂应进行火电机组“自组合”的计划检修方法,该检修方法的数学模型采用了包括检修费用损失、收益损失及风险损失之和最小的目标函数.通过算例验证了该模型的有效性和实用性.     

基于“三公”调度的年度滚动发电计划与机组组合优化模型

“三公”调度是我国目前普遍采用的调度模式。负荷预测及水电计划是火电发电计划编制的基础,一般具有时间越近、精度越高的特点,实际应用中一般通过滚动预测及修正以提高发电计划的可用性。基于“三公”调度提出了年度滚动发电计划与机组组合优化模型,在优先保障“三公”调度目标的同时,优化机组的启停计划,提高火电机组的平均负荷率,并减少机组启停次数,以提高电网运行的经济性。所提模型为混合整数线性规划问题,能够采用CPLEX等商业软件求解。广西电网的仿真分析验证了所提模型的正确性及有效性。     

大规模机组组合问题计及网络约束的线性化求解方法

为了提高求解机组组合问题计算效率,给出线性化方法,将目标函数分段线性化,将启机费用作为约束并将其线性化,同时将网络安全约束通过直流潮流模型进行线性化,从而建立较完备的混合整数线性规划的机组组合模型.采用世界上广为流行的CPLEX优化求解器求解,在对偶间隙设定为较合理的情况下,求解速度快.不同测试算例表明,该方法速度快,精度较高,能够求解较大规模的机组组合问题.     

机组组合问题的优化方法综述

机组组合问题是编制短期发电计划首先要解决的问题,合理的开停机方案 将带来很大的经济效益,由于问题十分复杂,很难找出理论上的最优解,文中介绍了机组组 合问题的数学模型,分类综述了从60年代起该问题的主要解法,比较了各种方法的优缺点, 并提出了尚待研究的问题。     

考虑火电对空气质量影响的机组检修计划与电能分解方法

火电厂排放的大气污染物对人居环境的影响与其时空分布特性有关。文中基于人居环境空气质量指数(AQI),通过对火电机组污染物排放和扩散特性的分析,建立了评估火电污染物对人居环境影响程度的指标——AQI影响系数。在检修期备用容量满足导则等要求的前提下,提出了一种根据影响系数排序结果确定机组检修计划的方法,以及一种考虑现有各月AQI分布的火电机组年度合同电能分解方法,在优化重点月份AQI分布的同时兼顾能耗指标考核要求。算例表明,所提出的方法简便有效,能够调控火电机组AQI贡献值的年度分布状况,并可缓解重点月份空气污染程度。     

大规模梯级水火电机组多目标检修优化的改进向量序优化算法

采用向量序优化算法求解大规模梯级水火电机组多目标检修优化问题时，在表征集合构建、粗糙评估模型构建、序曲线形状辨识等方面均存在技术难点，为此提出一种改进的向量序优化算法。首先，基于随机森林分类器快速从庞大的解空间中抽取指定数目可行解形成表征集合；其次，为精确贴合多目标检修优化模型的特性，借助反向传播神经网络建立具有更高计算精度的粗糙模型；最后，引入动态时间规整方法评估标准序曲线与排序分层序曲线之间的相似度，精确判断多目标检修优化问题的类型并最终求解得到Pareto足够好解集。基于某省级电网的算例结果表明：相比于常规向量序优化算法、ε-约束法，所提算法计算速度分别提高了83.07%、64.50%。所提出的改进向量序优化算法能保证快速求取大规模多目标检修优化问题的足够好解，具有计算速度高、工程适用性强等优点。     

Projected mixed integer programming formulations for unit commitment problem

The thermal unit commitment (UC) problem is a large-scale mixed integer quadratic programming (MIQP), which is difficult to solve efficiently, especially for large-scale instances. This paper presents a projected reformulation for UC problem. After projecting the power output of unit onto [0,1], a novel MIQP reformulation, denoted as P-MIQP, can be formed. The obtained P-MIQP is tighter than traditional MIQP formulation of UC problem. And the reduced problem of P-MIQP, which is eventually solved by solvers such as CPLEX, is compacter than that of traditional MIQP. In addition, two mixed integer linear programming (MILP) formulations can be obtained from traditional MIQP and our P-MIQP of UC by replacing the quadratic terms in the objective functions with a sequence of piece-wise perspective-cuts. Projected MILP is also tighter and compacter than the traditional MILP due to the same reason of MIQP. The simulation results for realistic instances that range in size from 10 to 200 units over a scheduling period of 24 h show that the projected reformulation yields tight and compact mixed integer programming UC formulations, which are competitive with currently traditional ones.     

电力系统中机组组合的现代智能优化方法综述

在深入探讨电力系统机组组合的各种现代智能优化算法的基础上，加以分类总结，详细评述了各种方法所取得的研究成果和存在的不足之处。具体表现在：由于模拟进化算法的随机性，不能保证每次计算都能收敛到全局最优解，同时还存在“早熟”现象；模拟退火算法存在收敛速度慢的缺点；禁忌搜索算法存在对初始解依赖性强和搜索过程只是单对单的操作；人工神经网络的学习训练易陷入局部极值区，同时指出不同的具体问题，网络适合的隐含层数目和节点数目较难确定；模糊优化算法中隶属函数的确定及专家系统中专家的知识、经验和规则的获取都是棘手的问题。     

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。     

考虑机组灵活性的独立微网日前日内协调优化调度

作为高效利用分布式能源以及补充大电网灵活性的有效手段之一,微网的优化调度越来越受到重视。在全面考虑各类分布式资源调度灵活性的基础上,从日前和日内2个时间尺度出发,建立以总运行成本最小为目标的独立微网优化调度模型。日前调度计划为日内调度提供参考,必要时在日内调度中可调整满足灵活性要求的分布式资源的启停状态;日内调度采用滚动优化方式,并通过制定各类分布式资源的调整优先级,指导日内调度计划的优化调整。将蓄电池初始荷电状态作为优化变量,与分布式资源的调度计划同时进行优化,以进一步提高微网运营经济性。对该模型进行线性化处理,并调用CPLEX求解器求解该混合整数规划问题。算例分析结果验证了所提调度策略的合理性。     

计及电转气耦合的电-气互联系统机组组合线性模型研究

针对电-气互联系统,考虑电转气技术和燃气轮机的双向耦合,研究其机组组合问题。以全系统综合运行成本最低为目标,考虑电力系统和天然气系统多种安全约束,建立电-气互联系统机组组合模型,并对其进行线性化得到线性模型。选取某6节点电力系统与10节点天然气系统耦合的电-气互联系统为例,分别计算非线性模型与线性化模型并比较其求解效率。同时分析了计及电转气和不计及电转气两种场景下系统运行成本和运行状态。仿真结果表明线性模型提高了电-气互联系统机组组合求解效率,电转气的应用也有助于提高电-气混联系统的经济性。     

定制化求解机组组合混合整数线性规划模型的固定—推断法

为了突破机组组合算法的自主可控问题,基于开源混合整数线性规划求解器CBC,提出一种快速获取机组组合问题可行解的固定—推断法。首先将机组组合模型转换为推断标准模型,然后按重要性对所有整数变量进行排序。并利用约束违反函数依次确定整数变量的值,实现整数变量的固定,利用约束关系推断出与其相关的整数变量值。最后经过多轮的固定—推断可以实现所有整数变量的取值,从而求解一个线性规划问题即可得到各机组的出力。仿真结果表明,所述算法能有效求解大规模机组组合问题,可在更短时间内获取质量较好的可行解。与CBC求解器结合,能显著提升CBC求解器对于机组组合问题的求解效率。此外,所述算法还具备在其他求解器上进行定制的潜力。     

A fuzzy chance-constrained program for unit commitment problem considering demand response,electric vehicle and wind power

As a form of renewable and low-carbon energy resource, wind power is anticipated to play an essential role in the future energy structure. Whereas, its features of time mismatch with power demand and uncertainty pose barriers for the power system to utilize it effectively. Hence, a novel unit commitment model is proposed in this paper considering demand response and electric vehicles, which can promote the exploitation of wind power. On the one hand, demand response and electric vehicles have the feasibility to change the load demand curve to solve the mismatch problem. On the other hand, they can serve as reserve for wind power. To deal with the unit commitment problem, authors use a fuzzy chance-constrained program that takes into account the wind power forecasting errors. The numerical study shows that the model can promote the utilization of wind power evidently, making the power system operation more eco-friendly and economical.     

考虑热惯性的热电联产系统两阶段优化调度方法

热电联产(CHP)系统具有环保、经济、运行方式灵活的突出优势,有较好的发展前景。文中基于电、热在传输和存储方式上的不同特性,提出一种考虑热惯性的CHP系统两阶段优化调度方法。第一阶段考虑供热网络结构和运行特性,建立基于模型预测控制(MPC)的CHP系统优化调度模型,优化日内可控设备出力及电网交互功率策略;第二阶段以CHP系统内各单元出力调整量最小为目标,综合考虑可再生能源及负荷的实时预测误差,动态调整第一阶段日内调度策略。算例表明,该两阶段优化调度模型可提高系统运行的经济性,弥补供需不平衡;结合系统热惯性,建筑物根据负荷需求和分时电价进行蓄热或放热可降低可再生能源及负荷不确定性对调度的影响,平抑功率波动,促进热电互补。     

市场环境下梯级电站厂间–厂内负荷分配模型

市场环境下梯级负荷分配包括厂间负荷分配和厂内机组两个层次,厂间负荷分配目标为梯级效益最大化,厂内负荷分配目标为在安全前提下满足耗水量最小化。本文建立两个层次分配模型：厂间采用发电收益最大目标,使用逐步优化算法解决;厂内机组负荷分配采用耗水量最小目标,使用双动态规划解决,先采用动态规划解决逐时段内安全约束下最优分配,在此基础上时段间采用动态规划解决机组启停优化。两层次间以时段综合出力系数为协调变量的策略进行协调优化,将厂间负荷分配作为第一阶段,将厂内负荷分配作为第二阶段,两阶段迭代求解,得到最优分配结果。实例表明算法高效、快速完成了厂间–厂内负荷分配的统一调度,提高市场环境下梯级电站的竞争能力。