考虑调峰约束的风水火随机机组组合问题

为了协调优化风电、梯级水电、火电的发电调度,并克服下一调度周期的调峰难题,建立了考虑未来调度周期调峰约束的随机机组组合模型。针对风电的随机性,采用缩减后的场景进行模拟,并充分利用梯级水电和火电的调节能力,建立了各个场景下的风水火耦合的运行约束。针对下一调度周期的调峰问题,通过增加机组起停相关约束,使得系统能够满足未来调度周期高峰和低谷的调峰要求。随机机组组合数学模型是一个复杂的非线性优化模型,将其转换为线性混合整数规划模型后,利用CPLEX进行求解。算例仿真结果表明,优化得到的机组组合方案能够有效提升风水火发电系统短期优化调度的前瞻性并可兼顾各个场景下机组出力的可行性。     

考虑梯级耦合的水火电检修计划与机组组合协同优化

为避免传统的非协同优化模式下水火电系统检修计划和机组组合方案之间可能存在的冲突,本文以最小化系统总成本和检修计划调整成本为目标,考虑梯级水电耦合特性,建立水火电检修计划与机组组合协同的优化模型,并将其转换为混合整数线性规划模型。提出采用目标标度集合方法加速求解,分两个阶段对该模型进行求解。第一阶段：标度目标函数中整数变量的系数,探测可能为0的整数变量;第二阶段,确定取0值的整数变量并将其固定,求解简化的混合整数线性规划模型。最后,以6机水火电系统和某实际省级86机水火电系统为测试系统,验证了本文所提模型与非协同优化相比能够得到更经济合理的检修计划和机组组合方案,所采用的目标标度集合方法能够有效提高求解速度。     

基于可信性理论的水火电机组检修计划

水电机组同时存在着水电电量模糊性和机组强迫停运的随机性这两类不同的不确定性,因此水火电机组检修计划本质上是一个具有随机模糊双重不确定性的混合整数优化问题。但是,因概率论与模糊论在基础数学领域内是相互独立的理论体系,传统的机组检修计划只能对随机性或模糊性这两类不确定性中的一类进行建模,然后采用随机规划或模规划来求解。可信性理论是2004年基础数学领域完成的数学分支,它给出了基于测度论的模糊论公理化体系,并提糊供了随机性与模糊性综合评估的严格数学基础。文中基于可信性理论,建立了水、火电机组检修计划的混合整数随机模糊双重不确定性优化模型(原始模型),并在这一个模型中同时考虑随机性与模糊性2种不确定性。利用Benders分解法,将原始模型分解为多目标整数规划(主问题)和随机模糊规划(运行子问题)2大问题进行分散协调,利用改进Balas算法求解主问题,综合利用可信性理论与半不变量法求解运行子问题。对吉林电力系统中的95台机组安排了全年的检修计划,结果表明:该算法和软件在实际系统中应用是可行、有效的。     

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,设计适用于市场环境的机组检修计划编制模式;然后,考虑梯级水库上下游电站的水力电力耦合关系对检修计划的影响,并联合电网线路潮流、系统可靠性等约束条件,以最大化发电商经济效益为主要优化目标建立模型;最后对某省实际电网进行仿真测算,验证所提模型的有效性和适用性。     

考虑检修计划的中长期水火电联合优化调度方法

在中长期水火发电调度中考虑检修计划的影响是目前中长期水火发电调度面临的难题。利用现代整数代数建模技术,建立发电计划和检修计划协调优化的多场景调度模型。在该模型中,鉴于设备检修计划的连续性,在预测场景树的基础上,将场景节点划分成不同的场景,通过节点和场景关联矩阵,实现多场景下设备检修模型的构建。同时,鉴于中长期调度计划中发电计划和检修计划对时段间隔要求的不同,分别设置电量相关节点和电力相关节点,实现中长期发电计划和检修计划的协调。上述模型是一个大规模混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)问题,采用商用MILP求解器进行求解。大规模实际水火电系统的实例分析结果表明,所提模型和方法是可行、有效的。     

考虑日调峰需求的梯级水电站汛前优化调度模型

针对梯级水电站汛前调度中电站机组检修和发电计划安排与电网调峰需求间的矛盾关系,构建了梯级水电站机组检修与发电计划的汛前联合随机优化模型。该模型以梯级水电发电效益期望值最大为目标,通过电网对梯级水电的汛前日调峰需求确保水电机组检修计划的合理安排,避免了水电集中检修导致的调峰能力不足。同时,模型通过改进的K-means聚类方法构建了汛前梯级电站多种典型来水场景以表征汛前来水的随机性,并通过对大型水库的汛前水位消落控制约束及中长期合约电量约束保证了梯级水电汛前发电计划的可行性及实用性。通过有效的线性化方法将所建模型转换为混合整数规划实现高效求解。以我国贵州省北盘江流域梯级4座水电站的实例应用表明,所提模型可在满足电网汛前调峰能力的前提下,保证大型电站水位的平稳消落,实现机组检修计划和发电计划的双重优化制作。     

计及阀点效应负荷经济分配的SCE-UA算法

针对水火电能源丰枯、峰谷补偿特性,研究水火电力系统补偿调节机制,建立了基于SCE-UA算法解决水火电力系统短期联合优化调度模型,该模型以阀点效应下最小发电成本为目标函数,同时考虑了包括功率平衡、水量平衡、库容及发电机组功率限制等约束条件。本文用罚函数约束策略有效处理系统运行约束,实现对水火电联调系统运行区域的精确描述。为了说明SCE-UA算法的一致有效性,我们分别用SCE-UA和粒子群优化(PSO)两种算法对短期水火电优化调度问题进行求解。计算结果表明:粒子群算法(PSO)算法在求解过程中存在"早熟现象",无法寻找到全局最优解;而SCE-UA算法能在很少的迭代次数内收敛到较好的优化结果,同时满足水火电联调系统所有约束条件。因此,SCE-UA算法在求解以发电成本最小为目标函数的短期水火电优化调度问题上是非常有效的。     

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。     

计及风电不确定性的多场景多时段安全约束机组组合解耦求解方法

为了加速求解计及风电不确定性的安全约束机组组合问题,提出计及风电不确定性的多场景多时段安全约束机组组合解耦求解方法。将原问题解耦为多个场景的安全约束机组组合问题;通过将各场景的调度时段分为多个子时段对各场景安全约束机组组合问题进行解耦,形成多个并行的子问题;为了确保多场景解耦和多时段解耦解的可行性,利用一致性约束耦合不同的子问题,并在目标函数中添加惩罚项。通过算例分析验证了所提方法的有效性。结果表明,在可接受的精度下,所提方法比传统集中式方法显著缩短了多场景安全约束机组组合问题的求解时间。     

风-光-水-火多能互补系统随机优化调度

为减少二氧化碳排放、提高可再生能源利用效率,提出了含梯级水电站的风光水火多能互补系统随机优化调度模型。该模型目标函数由系统运行成本、惩罚成本两部分组成,同时考虑了风电和光伏出力的不确定性。用Monte Carlo模拟了风电和光伏出力的随机性,经场景聚合将不确定性问题转化为多个确定性问题进行求解。在梯级水电站建模中,用启发式方法将水电转换函数进行分段线性化,通过算例验证了该模型的有效性;分析了多能互补系统对新能源的消纳能力;调节水电出力状态,发现其对多能互补系统优化调度成本有一定影响。     

电力系统长,中,短期能源调度管理系统的研究

本文研究电力系统长、中、短期能源调度管理系统。长期调度系统中提出了包括经济性及可靠性的目标函数，水、火电厂的发电计划和检修计划统一优化，提出了闭环求解的算法，同时考虑了负荷、机组可用率及天然来水的随机性。中期及短期的调度系统有详细的数学模型，且适合我国的各种特殊运行情况。此外长、中期调度计划均可完成滚动计算，直到下一月或下一年。相应的实用软件已用于实际电网，实践证明，此系统的模型和算法是实用和有效的。     

计及灵活性的检修—运行协同优化模型及算法

为提升风电并网条件下电力系统的运行灵活性,提出一种结合场景分析和协同优化的检修—运行决策方法。采用K-medoids聚类方法获得风电出力典型场景集,同时根据典型性评估指标确定目标场景集规模。以经济性和灵活性为目标,建立融合多场景经济调度的"检修—运行"分层协同优化模型。为提高模型求解效率,引入对潮流安全违约"轻容忍"的改进Benders分解法,降低运行优化主问题的约束矩阵维数。通过拉格朗日松弛技术及乘子更新机制,实现检修和运行的协同寻优。算例测试验证了所述模型及算法能有效实现经济性及灵活性更优的检修—运行决策。     

电力系统机组计划检修新模型

以往电力系统机组检修计划安排的各种算法都不能保证同时具备数学模型的最优性和寻优方法的有效性。为 解决此矛盾,文中将多目标规划理论引进电力系统机组计划检修(GMS)问题之中。在此基础上建立新的GMS数 学模型——GMS多目标模型,并介绍相应的启发式算法——最大最小法。最后给出实际算例(浙江电网)的运 算结果。     

基于净负荷分步建模的旋转备用优化确定风险分析方法

由于采用净负荷预测误差模型描述风电和负荷共同预测误差,优化系统旋转备用配置的多场景概率风险分析方法尚难以全面考虑风电的不确定性,如从网络安全和经济性方面必须考虑的弃风因素以及风电功率预测误差存在的非正态分布情况。为此,基于分步建模的策略改进多场景概率风险分析方法中净负荷预测误差模型,使其在计算系统失负荷风险时能够计及弃风和考虑不同类型概率分布的风电功率预测误差,并将弃风惩罚成本引入机组组合优化模型的目标函数中,以实现风电功率的合理消纳和系统旋转备用的优化确定。采用混合整数线性规划方法,对含风电场的IEEE-RTS 26机测试系统进行仿真分析,验证了改进模型的有效性。     

计及优先级及电力平衡的新能源中长期交易电量分解方法

随着新能源发电占比以及参与市场交易的比例不断扩大,新能源发电的随机性和波动性导致现行按照电量平衡、电力校核的中长期交易电量分解方法难以适用于高比例新能源电力系统.文中提出了一种计及交易优先级及电力平衡约束的新能源中长期交易电量优化分解方法.首先,从新能源长时间出力曲线构建、交易电量协调优化分解和多场景模拟计算等方面提出满足新能源随机波动性的中长期交易电量协调优化方法.然后,以促进高比例新能源消纳为目标,计及交易优先级建立基于时序仿真的新能源中长期交易电量优化分解模型,实现新能源年度交易电量分解到月.最后,以中国西北地区某省级电网为例开展实例分析,结果表明所提方法可以确保分解结果的合理性和可执行性.     

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。     

随机风电接入的电力系统动态经济调度多场景协同优化

针对随机风电接入的电力系统动态经济调度问题,采用场景法应对随机风电接入带来的不确定性,并以发电总成本最小为优化目标,结合多学科协同优化算法的核心思想建立基于多场景解耦的电力系统动态经济调度协同优化模型。引入动态松弛算法求解模型的系统级优化问题,有效克服传统多学科协同优化算法的不足;采用网格计算工具并行求解由多场景构建的子学科优化问题,大幅提高求解规模和计算效率。含风电的IEEE 39节点系统仿真结果表明,所提模型是可行有效的,并且优化效果要优于基于GAMS-BARON求解器的传统场景法。