求解安全约束机组组合问题的混合整数规划算法性能分析

安全约束机组组合(SCUC)是当前国外电力生产和调度中应用的先进优化软件.简要介绍了SCUC的发展背景,给出了SCUC的完整数学模型和优化算法.基于混合整数规划算法开发了SCUC优化程序.以IEEE RTS标准系统进行500台机组系统和中国某省级实际电网(161台机组,109个安全断面)的分析计算,结果验证了该算法和程序的有效性和实用性.     

基于改进约束序优化方法的带安全约束的不确定性机组组合问题研究

为快速有效地求解考虑间歇性可再生能源接入的SCUC问题,在现有约束序优化的基础上,提出了一种适用于不确定性SCUC问题求解的改进约束序优化算法。该方法针对序优化的粗糙模型和精确模型分别融入了离散变量识别策略和无效安全约束削减策略。相比于传统求解方法,提出的改进约束序优化算法在充分发挥传统序优化计算效率方面优势的同时,进一步增强了算法的紧凑性,降低了计算冗余度,有效提升了算法的求解效率。基于IEEE-118节点标准算例的仿真验证了所提算法的正确性和有效性。     

机组组合的改进自学习粒子群算法

安全约束机组组合是混合整数规划问题,找到高效稳定求解此问题的算法很重要。文中提出了一种新型的离散粒子群求解机组组合问题,通过松弛模型辨识出机组中必开必停的情况,减少离散变量数目,并结合机组组合问题的特性提出了对应的改进自学习策略,能较好地解决含安全约束的机组组合问题。此外,给出了一种初始粒子群生成策略,提高粒子质量。以IEEE30和IEEE118两个标准节点系统为测试算例,通过与传统算法和商业软件包CPLEX的数据对比发现此算法能较快找到最优解或次优解,效率高计算结果稳定,证明该方法可行高效。     

江苏电网中长期机组组合问题研究

结合江苏电网火电运行环境和调度业务特性两方面需求,研究中长期机组组合问题。以安全约束机组组合（SCUC）技术为基础,通过时段简化、电力电量解耦,建立了以电量进度偏差最小为目标的中长期机组组合模型。理论与实例分析表明．模型解决了中长期机组组合所关注的主要问题,是一种有效、实用的算法模型。     

求解机组组合问题的改进混合整数二次规划算法

混合整数二次规划(MIQP)算法求解机组组合问题具有全局优化能力,但是针对大规模优化问题,其计算速度和计算精度将受影响.文中提出了求解机组组合问题的改进MIQP算法.该算法的核心思想是引入了松弛和解耦2种改进策略.通过求解松弛整数变量的二次规划模型,首先获得机组组合的下界空间,然后再通过拉格朗日解耦算法获得机组组合的上界空间,进而在上下界确定的寻优空间内采用MIQP算法进行再优化.不同测试算例表明,改进的MIQP算法快速且有效,可以降低优化问题的复杂度,显著减少计算时间.     

含抽水蓄能电网安全约束机组组合问题的混合整数线性规划算法

抽水蓄能机组的投运对电网发电调度计划的制定具有很大影响,建立了含抽水蓄能机组电网的安全约束机组组合模型。以考虑了抽水蓄能机组启停费用的所有机组总运行费用为目标函数,根据抽水蓄能机组的不同运行工况给出旋转备用容量的解析表达式,同时在系统功率平衡约束中考虑了网络损耗的影响,并考虑了抽水蓄能机组的运行调度约束及网络安全约束。为了保证模型求解的可靠性和提高模型求解的计算效率,将目标函数进行分段线性化,并根据抽水蓄能机组的运行特点将其旋转备用容量约束等价转化为线性表达式。同时采用一种动态分段线性化方法近似逼近网络损耗,从而将机组组合模型转化为混合整数线性规划模型,并采用成熟的数学优化求解器CPLEX进行求解。对某实际23机306节点电网算例的计算结果表明,所提出的混合整数线性规划调度模型的网损逼近效果合理正确,算法求解速度快,具有较好的工程实用价值。     

机组组合问题的优化方法综述

（上接本刊１９９９年第４期第５６页）５拉格朗日松弛法电力系统是一个非常典型的大系统,是大系统优化和控制理论的一个重要应用领域［４２］。大系统的分解协调思想最早见于Ｄａｎｔｚｉｇ和Ｗｏｌｆｅ对于线性规划问题的分解［４３］,而用于机组组合问题的主要是拉格...     

基于奔德斯算法的安全约束机组组合方法

针对采用混合整数规划算法直接求解安全约束机组组合,将使计算效率大幅度降低,而利用奔德斯算法求解则存在着算法振荡和受系统规模制约求解效率下降的问题,提出了一种基于奔德斯算法的安全约束机组组合新方法。该方法在奔德斯算法的基础上,通过纳入新增越限约束校正环节,控制了奔德斯割的寻优方向,通过增加起作用约束识别环节,缩小了奔德斯算法的寻优空间,进而提高了安全约束机组组合优化问题的求解效率。6机3节点和54机118节点算例验证了所提方法的有效性。     

基于辅助优化问题的安全约束机组组合约束削减方法

安全约束机组组合(Security-constrained Unit Commitment, SCUC)问题作为制定发电计划的核心环节,在电力系统优化调度等方面具有十分重要的意义。针对考虑故障态约束后SCUC问题规模庞大、难以求解的情况,提出了一种基于辅助优化问题的故障态安全约束削减方法。首先引入与具体故障态安全约束相关的辅助优化问题,从而建立判别相应故障态安全约束是否冗余的充分必要条件。然后探究冗余故障态安全约束辨识过程的具体加速方法,包括松弛辅助优化问题方法,使用可行性判据进行故障态安全约束预分类方法,以及多线程并行计算方法。最后,在IEEE118测试系统上对所提方法的正确性和有效性进行了仿真验证。     

月度安全约束机组组合建模及求解

月度发电计划的复杂性和求解规模,使得月度机组组合方案的制订变得十分困难.文中基于兼顾计算性能和月度计划关键需求的原则,通过时段简化和电力电量解耦,建立了以电量进度偏差最小为目标的月度安全约束机组组合(SCUC)模型,并采用混合整数规划(MIP)算法加以求解.实际系统算例测试验证了该模型的有效性.     

一种求解机组组合问题的新型改进粒子群方法

将电力系统中机组组合这一复杂的多约束混合整数规划问题分解为具有整型变量和连续变量的两个优化子问题,提出采用改进离散二进制粒子群算法和标准粒子群算法相结合的双层嵌套方法,分别对外层机组的启、停状态变量和内层功率经济分配进行交替迭代优化求解。同时在算法中引入基于机组优先顺序的变异技术和修补策略,能有效地处理机组最短启、停时间约束,并提高算法的全局寻优能力和计算效率。通过对10机系统的算例计算,并同其他算法的结果进行比较分析,仿真结果表明新方法求解精度高、收敛速度快,从而验证了新方法的可行性和有效性。     

基于动态搜索线性混合整数法的机组组合新算法

针对常用机组组合算法计算量过大的问题,提出了一种基于动态搜索的线性混合整数规划法,该方法在基于分支的线性混合整数规划法的计算框架中引入了动态搜索的概念,采用单独考察与时间相关的约束和功率约束等措施来减少进入分支阶段的数量,在实际运用中,可针对不同规模的系统通过调节计算参数灵活地控制计算时间和计算精度。算例分析结果表明,该方法快速、有效,适合求解大规模电力系统安全约束机组组合问题。     

考虑网络安全约束的机组组合新算法

市场机制驱使电网运行于安全极限的边缘,考虑网络安全约束的机组组合问题变得尤为重要,基于对偶原理的拉格朗日松弛法是解决这一问题的有效途径。文章提出了一种解决网络安全约束下的机组组合问题的新算法,在拉格朗日对偶分解的基础上结合变量复制技术,通过引入附加人工约束将网络约束嵌入单机子问题中,实现在机组组合中考虑网络安全约束。该算法摆脱了现有各种处理手段在解决网络安全约束的机组组合问题时将网络安全约束与机组启停相分离的不足,揭示了安全经济调度和安全约束下的机组组合在概念上的区别和联系。     

考虑机组组合和网络结构优化的电网规划方法

随着风电等可再生能源发电接入规模的不断增加,电网面临的不确定性因素显著增加,对电力系统规划造成深远影响.针对目前研究中尚缺乏含可再生能源电网规划同时考虑机组组合和网络结构化的问题,以运行成本、弃可再生能源成本和切负荷成本之和最小为优化目标,综合考虑新建线路约束、网络结构优化约束和机组组合约束,并采用不同场景描述可再生能...     

多风电场并网时安全约束机组组合的混合整数规划解法

由风电预测不精确导致的随机性给安全约束机组组合和经济调度等带来新的挑战,尤其当考虑多风电场并网时,在确定性机组组合问题上表现良好的混合整数规划方法将陷入困境。文中通过引入发电机功率分布因子,并用基于极限场景集的场景法取代基于蒙特卡洛仿真的场景法,在计算时间和计算精度2个方面进行了改善。经过修改的IEEE118节点系统算例证明了在多风电场并网时,所述方法能更快地获得对风电随机性适应力更强的机组组合方案。     

考虑次小时尺度运行灵活性的含储能机组组合

大规模可再生能源并网加重了电网的调频负担,对电力系统快速响应功率变化的能力,即次小时尺度的运行灵活性提出了更高要求。对此,文中提出一种考虑次小时尺度运行灵活性的含储能机组组合模型。在对系统净负荷区间变化规律进行分析的基础上,确立净负荷波动的关键场景并依此设置运行灵活性约束,明确了机组组合中小时尺度调度决策与次小时尺度运行灵活性需求间的牵制关系;同时,基于对储能在充电、放电、非充非放等各运行状态下提供运行灵活性的原理与制约因素的分析建立相关数学表达,并将其加入系统能量、功率平衡方程与运行灵活性约束,由此构建储能统筹利用与机组组合一体的数学模型。通过线性化处理,整个模型形成混合整数线性规划问题以实现求解。仿真分析表明,所提方法可优化利用储能,有效实现系统次小时尺度运行灵活性的提升。     

考虑传输安全裕度的电力系统发电经济调度

对于考虑不确定性风电等新能源接入的电力系统调度,合理的潮流分布对降低线路过载风险、提高经济调度的鲁棒性具有重要意义。为此,提出传输安全裕度和备用可用性的概念,并建立考虑传输安全裕度的经济调度模型,通过引入合理的成本约束,保证运行成本与传统调度时相比不会显著增加。从传输安全裕度、备用可用性、安全裕度与运行成本的关系3个方面进行数值测试,验证方法的有效性。结果表明,该方法可提高传统调度中阻塞或重载线路的安全裕度,有效避免因线路传输容量限制而导致的备用不足问题,从而提高调度计划应对不确定性扰动的能力,因此该模型可获得安全性和经济性更好的平衡。