用户侧互动模式下发用电一体化调度计划

针对大规模风电反调峰特性和空调负荷等因素造成的系统负荷高峰谷差给电网安全、经济运行带来的挑战,在分析商业、工业负荷移峰潜力的基础上,设计了用户侧自愿申报用电意愿和移峰成本的新型用户侧互动模式。基于该互动模式,建立了能够充分反映用户意愿的用户侧互动负荷模型,并将其嵌入传统的安全约束机组组合模型中,提出了发用电一体化调度计划模型。实现了用户侧互动负荷作为可调度资源参与电网运行,减少了高成本机组启停,降低了系统运行成本。新英格兰39节点系统验证了所提出的模式和模型的有效性。     

计及可转移负荷的含风电场日前调度模型

风电的高渗透率给电力系统运行带来了一系列复杂的问题,需求响应(DemandResponse,DR)项目的实施成为应对这些问题的有效途径。为此,对可转移负荷的特性进行了研究,构建了可转移负荷的模型,并将其融入到含风电场的日前调度中,以提高调度的灵活性。在研究可转移负荷特性的基础上,综合考虑用户参与DR项目的水平对风电利用率和系统运行的影响,以火电机组运行成本、环境成本以及激励成本总和最小为目标函数,建立日前调度优化模型,并用商业软件CPLEX对模型进行求解。算例分析结果表明,激励用户转移负荷的DR能够降低系统运行成本,减少火电机组污染气体排放,改善负荷曲线,提高风电利用率。     

计及可控负荷的独立微网分布式电源容量优化

针对独立微网中分布式电源容量优化问题,建立了计及可控负荷的优化模型,其优化目标为电源年投资替换成本、运行维护费用和可控负荷的调度成本最小,约束条件包括机组出力约束、储能电池运行约束和可控负荷运行约束。根据可中断负荷和可平移负荷的现实调度要求,建立了相应的线性化模型。通过调用CPLEX求解器的混合整数线性规划法对所建立的混合整数模型进行求解,算例仿真验证了所建立的模型是正确有效的。多场景下最优方案的对比分析表明在电源规划阶段合理考虑可控负荷的影响,将不仅有利于降低系统运营总成本,而且有利于降低系统的弃风光率。     

考虑CCHP的工业大用户综合能源系统扩展规划

工业大用户是一个多能源综合供给系统,传统的工业大用户综合能源系统(integrated energy system,IES)规划忽略了多种能源的参与。计及冷热电联供系统(combined cooling, heating and power,CCHP),考虑多能梯级利用及其与可转移生产任务的耦合关系,文章建立了工业大用户综合能源系统扩展规划模型。目标函数为系统综合成本最低,其中包括与售电公司交互成本、大用户自发电成本及生产任务转移成本,模型中考虑了多能耦合平衡约束、发电设备技术约束、可转移生产任务负荷调度约束等约束条件,优化CCHP的容量配置。该模型是一个混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)模型。最后通过算例对所提模型进行验证,结果表明在工业大用户综合能源系统规划中考虑CCHP能够提高用户用能的灵活性,有效降低综合成本。     

基于实时电价的电动汽车充放电优化策略和经济调度模型

实时电价为优化电动汽车(EV)充放电负荷提供了手段,从而实现经济调度。首先建立用户最优充放电策略模型:以计及EV电池退化成本的用户成本最小为目标,以满足EV行驶荷电状态和充放电荷电状态等为约束。在此基础上建立电动汽车用户实时电价响应模型,通过实时电价计算用户充电成本,使电动汽车充放电负荷与电价联动调整,并将该模型嵌入电动汽车充放电策略优化目标函数。求解过程中,用"停泊时长"确定单车一日可多次充放电的时段和行驶时段,从而在EV可充放电时长范围内优化每时段充放电负荷。最后建立经济调度模型:目标中计及机组阀点效应、约束中考虑EV充放电负荷以及机组爬坡速率等限制的多目标经济调度模型,提出一种改进模式搜索算法求解该时间耦合、非线性、非凸模型。以IEEE 39节点为例,验证了所建立模型和求解算法的有效性。     

基于负荷转移的钢铁企业自备电厂发用电联合优化模型

基于分时电价对于机组生产安排和可转移负荷工作时段安排的影响,建立了含自备电厂的钢铁企业发用电联合优化模型。在精确电平衡分析的基础上得出可转移负荷,计及负荷的不确定性,由最小用电成本得出机组的出力分配,进而联合负荷转移模型和价格约束得出负荷运行时间。算例结果表明,不同上网电价对于可转移负荷安排的影响不同,企业要取得最大的经济利益,必须合理利用分时电价安排可转移负荷和优化机组,降低发电成本。     

基于图神经网络的起作用安全约束辨识方法

在安全约束机组组合问题中含有大量冗余安全约束，如何高效辨识起作用的安全约束对提高求解速度具有重要意义。构建电网拓扑图、节点与支路特征后，输入至图卷积网络，对基态和故障态下支路潮流约束是否起作用进行分类，在IEEE RTS 79系统中迭代求解安全约束机组组合。结果表明，所提方法可以有效降低求解迭代次数和计算时间。所提方法可大幅提高求解效率，对将机器学习应用于辅助优化模型求解具有启示作用。     

电力系统安全成本的随机模型

提出了基于机会约束规划的安全成本随机模型。分析了发电机组可调度性、负荷可中断性,将机组再调度、负荷再调整、电气元件故障等描述为一个随机过程,并以此为基础建立了安全成本的随机模型,其目标函数是在不同置信水平下对机组再调度和负荷再调整所形成的成本期望值,与电网、机组、备用等相关的约束条件均以概率表示。提出了基于机会约束规划和遗传算法的安全成本的求解方法。以IEEE-30系统为例进行了仿真计算,并获得较满意的效果,证实所提出的安全成本模型有一定的适用性。     

考虑多重不确定性的综合能源系统日前优化调度

可再生能源出力和负荷的不确定性对综合能源系统优化调度提出了挑战。由可再生能源、大电网、热电联产机组、储电系统、储热系统和燃气锅炉等设备以及热、电负荷组合构成的综合能源系统经济调度模型,考虑到系统中可再生能源发电和负荷预测误差等多重不确定性特征,提出一种基于区间线性随机机会约束规划的优化调度策略。用概率分布函数描述系统中可再生能源发电预测的不确定性,用区间数描述负荷预测不确定性,由此构建了一个区间线性随机机会约束规划模型,利用Gurobi求解器对模型进行求解。通过一个热电综合系统将所提方法与单一的区间线性规划和随机机会约束规划模型进行了对比研究。结果表明,所提方法平均运行成本更低,对预测精度的依赖性更低,在保证系统安全运行的同时能提高综合能源系统运行的经济性。     

基于二进制微分进化算法和目标函数分解的大规模机组组合求解

为了避免在机组组合求解过程中将机组启停计划和负荷经济调度两者形成内外双层嵌套求解,从而导致计算比较耗时的问题,引入启运机组的总平均燃料成本和系统旋转备用剩余量这2个可调节的子目标,将传统的机组组合模型分解成2个独立的优化目标,构建了一种基于目标函数分解的二阶段可独立求解的机组组合模型。采用一种改进的二进制微分进化算法对第一阶段的机组启停计划目标进行求解,对每个代表机组启停状态的个体编码采用机组最小启停时间约束、旋转备用约束、机组去组合等处理机制,有效保证了每个解的有效性并缩小了算法的搜索空间。根据求解得到的机组启停状态,采用半定规划法求解第二阶段的负荷经济调度目标。采用经典的测试算例验证了所提方法在大规模机组组合求解中的有效性。     

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。     

改进整数变量辨识方法在机组组合问题中的应用

如何辨识待定整数变量,是机组组合问题中的难点,为此在综合考虑机组不同出力水平对成本的影响、系统时段耦合、系统备用以及网络安全等约束的情况下,提出了待定整数变量辨识方法.首先对各线性化目标函数进行安全约束机组组合松弛计算,根据所得结果按给定规则确定所有在全时段机组状态出现启停的机组集合,有效缩小了机组组合的寻优空间.在不影响最优解的前提下,利用负荷曲线特异性截取技术,加速了待定整数集合识别过程,提高了计算效率.算例结果验证了该方法的有效性     

考虑电动汽车换电站与电网互动的机组组合问题研究

大规模电动汽车换电站接入电网后,其充放电行为将给系统优化运行带来新的挑战。将电动汽车换电站引入传统机组组合问题中,提出考虑换电站与电网互动的机组组合(unit commitment,UC)新模型。在深入研究电动汽车电池更换物理过程的基础上,以常规机组的发电成本、启动成本和考虑换电站充放电净负荷的方差为目标函数,考虑了换电站的充放电效率、电量平衡和满足日换电需求的最小储能等约束,形成机组组合问题优化新模型。通过换电站充、放电过程优化,降低机组出力的调整频率,提高电网安全运行的经济性。最后,在10机电力系统模型上进行算例仿真分析,验证所提模型的有效性和正确性。     

含风电和储能的电力系统安全约束机组组合问题研究

针对含风电的电力系统安全约束机组组合问题,利用储能的快速双向调节能力改善风电出力的波动性和不确定性,提高系统运行的经济性。机组组合模型中考虑风电、负荷预测误差对机组组合的影响,并引入基于可信理论的旋转备用机会约束条件,可避免造成备用的过度配置。另外,通过考虑合理弃风提高消纳风电能力和降低系统运行成本,分析了储能参数以及接入系统方式对机组组合模型中系统运行成本和风电弃风量的影响。最后,采用新英格兰10机系统验证了所提模型的有效性。     

基于可中断负荷的机组组合优化调度模型

机组组合是制定日前调度计划的重要内容,主要是确定机组的有功出力和启停状态。在智能电网大力建设背景下,需求响应成为重要的互动资源,本文综合考虑电源侧与负荷侧的特点,比较不同需求响应手段的使用范围,选取可中断负荷并将其作为一种虚拟的发电资源,融入到机组组合中,建立优化调度模型。算例结果表明,所建模型有效降低了系统运行成本,减少效率差的小型机组的频繁启停,同时用户还获得收益,说明考虑可中断负荷的机组组合优化调度模型有利于电力系统的可靠经济运行。     

考虑系统可靠性和经济性的机组组合方法

提出一种将购买旋转备用费用计入运行成本的机组组合的数学模型和求解方法。其特点是在保证系统可靠性的前提下,考虑机组随机停运率和燃料微增率的影响,使机组组合运行总成本最低。其中负荷经济分配子问题采用单纯形-模拟退火法进行求解。算例表明该方法能有效降低运行成本。     

Coordination of Midterm Outage Scheduling With Short-Term Security-Constrained Unit Commitment

The proposed model solves the coordinated generation and transmission maintenance scheduling with security-constrained unit commitment (SCUC) over the scheduling horizon of weeks to months. The model applies the Lagrangian relaxation technique to decompose the optimization problem into subproblems for generation maintenance scheduling, transmission maintenance scheduling, and short-term SCUC. The decomposition and cooperation strategy is applied to the first two subproblems for the scheduling of generation and transmission maintenance. The SCUC solution is based on the mixed integer programming (MIP) technique. The optimal hourly results for maintenance scheduling, generation unit commitment, and transmission flows are obtained using a chronological load curve. Effective strategies are applied for accelerating the convergence of the hourly solution. The numerical examples demonstrate the effectiveness of the proposed model.     

计及安全约束的机组最优组合鲁棒优化方法

随着风电出力在电力系统中渗透率的逐步提高,其不确定性给系统安全与经济运行带来了新的问题甚至挑战。在制定电力系统运行方式和调度计划时如何确定计及安全约束的机组最优组合(security constrained unit commitment,SCUC)策略就是一个需要解决的重要课题,也是该文旨在研究的问题。具体地,首先建立基于场景生成的鲁棒优化安全约束的机组最优组合(robust security constrained unit commitment,RSCUC)模型,由此获得的鲁棒机组组合策略满足给定的置信度,对处于置信区间之外的极端场景则采取弃风或切负荷等不得已的措施来维持系统功率平衡,从而在系统运行的经济性和保守性之间合理折衷。之后,采用Benders分解法求解所建模型,将该问题分解为主问题和子问题。其中,主问题为确定性的SCUC问题;子问题则对考虑风电场出力随机变化时的系统状态进行安全性校验,若通过校验则表明所求得的SCUC策略满足鲁棒性约束,否则就生成相应的安全约束即Benders割并反馈给主问题。最后,采用修改的IEEE 39节点系统来说明所提方法的基本特征。     

规模化电动汽车和风电协同调度的机组组合问题研究

基于电动汽车通过集中控制器与电网交互的模式,考虑集中控制器所辖区域电动汽车负荷每个调度时段的可控特性,提出将集中控制器充电负荷作为机组组合模型的控制变量。通过蒙特卡洛抽样模拟电动汽车并网场景,计算集中控制器的可调度上限值和下限值,建立了规模化电动汽车与风电协同调度的机组组合模型。算例分析结果表明了应用提出的机组组合模型提高风电消纳能力和降低系统运行成本的有效性。