基于交替方向乘子法的微电网群双层分布式调度方法

随着分布式电源的渗透率提高,微电网作为一种有效消纳方式得到了广泛发展和应用。将邻近的多个微电网互联构成微电网群系统进行协同控制和管理,能够有效提高系统的运行经济性和可靠性。提出一种基于交替方向乘子法的微电网群双层分布式调度方法。上层以微电网群系统总运行成本最小为目标,协调各微电网之间的功率交换;下层主要实现各微电网内部各可控分布式电源的优化管理。分布式求解中各微网仅需与相邻微电网传递期望交换功率信息,降低通信需求与负担,且保护各微电网隐私。算例验证了所提方法的收敛性与可行性。     

基于交替方向乘子的多能互补微电网分布式最优潮流调度

针对常规分布式最优潮流无法直接应用多微电网系统等问题,提出了一种基于交替方向乘子的多微电网协同最优潮流调度算法。算法给出各发电单元的成本函数和运行约束,以此为基础,提出多微电网间联络线潮流方程及连接点平衡约束,建立多微电网协同最优潮流模型;利用平均协商确定各微电网边界变量目标值,借助交替方向乘子法对多微电网进行协同最优潮流调度。仿真实验表明,算法在无中心协调和全局通信下实现了多微电网的最优潮流调度,同时验证了算法的收敛性和一致性,与相关潮流调度算法相比有较高的调度和协同优势,并且最优间隙至少保持在2.6×10^-6以内。     

基于交替方向乘子法的主动配电网分布式多目标优化调度

主动配电网优化调度是实现主动配电网中各类分布式能源协调、高效利用的有效手段。随着分布式能源渗透率的逐渐提高,传统的集中式优化调度面临计算复杂、通信量大、目标单一等问题,基于此,提出了一种基于交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)的主动配电网分布式多目标优化调度方法。建立了计及分布式电源、柔性负荷、储能装置等的多区域、多目标优化调度模型,采用ADMM进行相邻分区间的交替迭代并行计算,降低了计算复杂度,并且各分区可根据利益主体的不同实际情况与重点需求,科学、独立地确定不同的优化目标,与目前普遍采用的统一设定各分区相同优化目标的调度方法相比,大大提高了灵活性;同时,相邻分区间只需交互少量信息,使通信量大幅减小。最后通过对算例的分析验证了所提方法的可行性与高效性。     

基于交替方向乘子法的输-配-天然气系统分布式优化调度

随着电力网络与天然气网络耦合程度的加深以及传统配电网向主动配电网的转变,传统输配电气分离下的优化调度无法充分利用各种资源的灵活控制能力,不能获得整体最优解.因此,考虑电气耦合下的输配气协同优化,提出一种输-配-天然气系统优化调度模型.此外,考虑到未来输电系统运营中心、配电系统运营中心与天然气系统运营中心之间的独立性,为了保护各运营中心的信息隐私,提出了一个基于交替方向乘子法的分布式求解框架求解所提模型.为了确保分布式求解算法的收敛性,利用二阶锥松弛方法将气网优化问题转化为凸优化问题.算例结果表明,考虑电气耦合的输配气协同优化能够充分利用主动配电网中的多能耦合资源和储能资源,促进可再生能源消纳,提升系统总体运行经济性.此外,所提分布式求解算法的精确性和收敛性也得到了验证.     

基于交替方向乘子法的超大规模储能系统分布式协同优化

传统的集中式优化方法由于依赖集中控制器并不能较好地实现超大规模储能系统的分布式协调能源管理。因此,该文旨在开发并利用有效的分布式交替方向乘子法来解决超大规模储能系统的协同优化管理问题。首先,以总的最小充放电惩罚为目标,建立了超大规模电池储能电站储能子系统多智能体协同优化自治控制模型,并考虑了多种储能操作约束。进而,将整个系统的大型优化问题拆分为各子储能装置的本地优化问题。在仅利用局部通信的情况下,每个子储能装置可本地计算出全局的最优解,实现了去中心化的目的,具有较好的灵活性、鲁棒性、可拓展性等优势,适合超大规模储能系统的集成发展。通过对21节点储能系统进行仿真,验证了所述方法的有效性。     

基于交替方向乘子法的电-气互联系统分布式协同规划

逐渐增多的燃气机组和日益发展的电转气技术使得电力、天然气系统的耦合愈加紧密,因而对电力、天然气系统的规划也需要考虑两个系统的耦合作用。目前中国的电力系统、天然气系统分属不同的投资决策主体,两个系统通常只进行部分信息交互。针对这一特点,基于交替方向乘子法构建了电-气互联系统的分布式协同规划算法。首先考虑电力系统和天然气系统的相关运行约束,建立了以燃气机组、电转气为耦合元素的电-气互联系统的集中协同规划模型;其次,采用交替方向乘子法在电力系统源、网协同规划子问题和天然气网络规划子问题的基础上,通过耦合变量的信息传递,构建了两个子问题交替迭代求解的机制。最后以修改的IEEE 39节点电力系统和比利时20节点天然气系统所构成的电-气互联系统为例,说明了所提方法的可行性和有效性。     

基于改进交替方向乘子法的电-气-热系统分布式优化调度

随着微型燃气轮机和以其为基础的热电联供单元在配电网中的大量接入,电力系统、天然气系统和供热系统之间的耦合关系和联合优化越来越受到关注。针对电—气—热混联系统日前调度问题,建立了以系统经济成本为目标函数的日前调度模型。其次,建立了配电网、热网模型并考虑了动态特性的天然气网络模型。另外,考虑到电—气—热系统之间信息不透明特性,提出了基于改进交替方向乘子法(ADMM),即带高斯回代ADMM的分布式优化调度方法。最后通过算例分析验证了所提模型和优化框架的有效性。     

基于交替方向乘子法的主动配电网日前两阶段分布式优化调度策略

随着主动配电网中可控设备的大量接入,亟需提出新的优化调度策略以适应主动配电网日益复杂的调度运行.针对此问题,综合考虑主动配电网的运营成本和网络损耗,提出了一种日前两阶段分布式优化调度策略.第一阶段为有功优化阶段,考虑可控资源的有功调节作用,以配电网运营成本最小为目标进行经济优化调度;第二阶段为无功优化阶段,在第一阶段调...     

基于交替方向乘子法的多微电网能量共享方法研究

在双碳目标激励下,分布式电源将迎来快速增长阶段。微电网作为相对独立的系统,能够通过源网荷储智能互动平抑分布式电源出力波动,有利于分布式电源的友好接入和就地消纳,具有广阔的前景。为实现多微电网对分布式电源的有效管理,更好地发挥微电网对分布式电源的支撑作用,提出了一种分布式能量管理策略。通过配置微电网能量管理系统（microgrid energy management system, MGEMS）的方式进行电力信息交换和运营,并采用交替方向乘子法（alternating direction method of multipliers,ADMM）对成本问题进行迭代求解;通过算例分析,验证所提方案的有效性、优越性与可拓展性。     

基于交替方向乘子法的分布式双线性状态估计

提出了一种计及数据采集与监控(SCADA)系统和相量测量单元(PMU)混合量测的电力系统多区域分布式状态估计的新方法。首先假设量测模型是线性的,以扩展子区域法进行分区,所得到的扩展子区域包含了相邻区域的边界母线。然后采用广泛应用于分布式计算的交替方向乘子法(ADMM)求解,由于各子区域间仅需交换边界母线状态量信息,无需中央协调侧,因而保留了各子区域的独立性。随后基于SCADA系统和PMU混合量测的双线性模型,将传统的非线性加权最小二乘(WLS)估计转化为三阶段问题,第1、第3阶段为线性WLS估计(各子区域由ADMM分布式求解);第2阶段为一步非线性变换(各子区域可独立变换)。双线性理论与ADMM技术的结合,保证了分布式状态估计的收敛性,同时也提高了计算效率。最后,算例测试部分从多个方面论证了所述方法相比于现有方法的优越性。     

基于交替方向乘子法的分布式负荷频率控制策略

负荷频率控制(load frequency control, LFC)是维持电力系统安全稳定运行的基础。对于多区域互联电力系统,由于描述动态过程的微分方程组相当复杂,这给负荷频率控制器的设计带来了困难。在此背景下,针对多区域互联电力系统,提出基于交替方向乘子法 (alternating direction method of multiplier, ADMM) 的分布式最优负荷频率控制器设计方法,以取得良好的控制性能,同时具备较高的计算效率。首先,介绍了负荷频率控制问题的微分方程模型。之后,基于二次多项式和矩阵稀疏化构建了分布式最优LFC策略的数学模型,并采用ADMM求解。最后,以三区域互联电力系统为例对所提方法进行了验证。仿真结果表明,针对负荷扰动和时变参数,所提方法能够把各区域的频率偏差和区域间联络线上的功率偏差控制到0。     

基于交替方向乘子法的电力系统分散式经济调度

现代电力系统中分布式电源特性各异,数量越来越多且接入具有分散特点,传统的集中式经济调度方法将面临计算负担大、通信复杂以及灵活性不足等限制。鉴于此,文中综合考虑了风电功率波动特性和分布式电源的动态模型及其综合发电成本,提出了一种基于交替方向乘子法的电力系统分散式经济调度方法。该方法在每次迭代过程中仅需收集系统净负荷及分布式电源平均有功功率,即可实现每台分布式电源有功功率最优值的分散式独立求解。最后,利用MATLAB/Simulink搭建了含有多个分布式电源的配电网系统,在风电功率波动和负荷实时变化的情况下对所提方法进行测试,通过与传统集中式经济调度方法的比较验证了所提分散式经济调度方法的准确性和有效性。     

基于柔性互联的独立微电网分布式优化调度方法

围绕不同独立微电网之间的互联运行控制问题,采用基于双向AC/DC变流器的柔性互联方法连接独立微电网。每个微电网与相连的变流器交流侧单独构成一个控制区域,区域内部网络采用支路潮流模型,集中优化光伏单元、储能系统和柴油发电机组等设备;相邻区域交互区域边界有功功率,采用基于交替方向乘子法的分布式优化算法协调控制不同微电网内的资源。正常工作条件下,通过柔性互联装置可实现各微电网内设备的协调互补,提高系统运行经济性;设备故障条件下,基于柔性互联装置的灵活控制和功率支撑能力,可减小故障微电网的停电范围。最后用仿真案例验证了不同运行工况下上述方法的有效性。     

采用同步型交替方向乘子法的微电网分散式动态经济调度算法

微电网中各类电源特性各异,网络通信能力不足以及对发电单元隐私保护的需求,对集中式经济调度提出了挑战。综合考虑常规发电机组的发电成本、新能源发电的弃置费用、储能装置的折旧费用及网络有功损耗,按照各发电单元和储能装置在网络中的接入位置进行分区,从而建立微网分散式动态经济调度模型。采用同步型交替方向乘子算法,每次迭代过程中相邻区域之间仅需交换电压相角信息,即可实现各区域经济调度之间并行求解,从而得到最优解。并以某实际微网为测试系统,验证了所提算法的正确性和有效性。     

基于交替方向乘子法的园区电-氢-热系统低碳优化调度

针对园区电-氢-热低碳能源系统分布与集中交互优化调度问题,提出一种基于交替方向乘子法（ADMM）的园区电-氢-热能源双层能量低碳优化调度方法。通过将分布式（屋顶光伏、园区建筑电、热负荷）与集中式（电池储能、氢储能、电蓄热）能源相结合,上层基于ADMM求解园区内各建筑可用于共享的交互能量值,下层以园区能源系统运行总成本最小为目标,利用上层求取的建筑交互能量及各建筑剩余功率,基于混合整数规划求解各建筑间交互能量及园区内各集中式能源设备最优出力,实现多主体能源点对点能量精准最优交互。最后,通过吉林市某低碳产业园能源架构进行算例分析,验证了所提低碳优化调度方法的有效性。     

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。     

基于改进交替方向乘子法的输配电网分散协调鲁棒优化调度模型

随着分布式可再生能源大量接入主动配电网,输配电网间的耦合日益密切,由此面临的可再生能源出力不确定性和集中式调度带来的海量通讯等问题,使得输配电网的协调调度迎来巨大挑战。在考虑电力低碳化发展要求的基础上,计及碳捕集电厂低碳与调峰特性,提出基于改进交替方向乘子法的输配电网分散协调两阶段鲁棒优化调度模型。首先,采用凸多面体不确定集合描述风电出力的不确定性,构造含碳捕集电厂的输配协同两阶段鲁棒优化调度模型。进而,通过基于交替方向乘子法,并嵌套列和约束生成算法的循环迭代方法,对输配电网进行解耦和迭代求解。最后,在2个规模不同的算例系统上进行仿真分析。结果表明,所提方法在降低计算规模的同时提高了求解效率,实现了输配电网的完全分散自治,有效缓解了可再生能源并网带来的调峰压力。     

基于分布式牛顿法的微电网群分布式优化调度方法

多个微电网以自组织的方式连接成为自治实体并接入配电网运行,能够显著提高供电可靠性并降低运行成本。提出了一种针对微电网群优化运行的全分布式算法,旨在替代传统集中协调的方式,解决系统对灵活性、可靠性和经济性的要求。该方法基于点对点通信,只需要稀疏通信网络上的相邻节点交换信息,且通信负担很轻。首先介绍了微电网群优化模型,随后结合具有二阶收敛速度的分布式牛顿法和基于一致算法的信息传递,实现了微电网群运行成本的全分布式运行优化。算例结果表明,该方法具有相较一阶分布式算法更快的收敛速度,且受通信拓扑的影响更小,证明了该方法的可靠性和可扩展性。     

基于交替方向乘子法的电动汽车分散式充电控制

大规模电动汽车的无序接入会对电力系统的安全、经济运行产生诸多不利影响。针对这些问题,建立了用户收益最大化及系统有功网损最小化的实时充电控制多目标凸优化模型。引入交替方向乘子算法,将集中式充电优化问题转换为分散式以设备为单位的子优化问题求解。每次迭代设备与相邻的交互信息点之间仅需交互少量信息,利于保护用户的信息安全,并能有效解决集中式控制策略引起通信要求高、计算开销大的问题。IEEE 33节点、实际的119节点配电网系统的仿真结果表明:所提模型与集中式优化模型的计算结果一致,所提算法计算效率高、通信开销小,适用于滚动式实时调度。     

即插即用微电网集群分布式优化调度

在一致性和模型预测控制理论的基础上,提出了一种本地集中优化、全局分布式迭代的分布式优化框架。该框架可以很好地解决大规模的微电网集群(MGC)分布式优化求解问题。在每次迭代中,各个微电网平行地求解对应的子问题,并用求解得出的互联功率不断更新拉格朗日乘法子直至聚合。同时,通过调节惩罚因子的大小,可以控制本地微电网消耗本地分布式能源的程度,以使得MGC具有强的灵活性。尤其地,所提分布式框架可通过调整辅助聚合常数的值实现子微电网的即插即用功能。仿真结果表明,所提方法仅需要少量迭代即可达到全局最优,同时证明了即插即用功能的有效性。