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。     

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。     

基于分层分枝定界算法的机组组合

针对常规机组组合算法计算量大、计算精度不高的问题,提出了一种分层分枝定界算法.该算法采用分层求解策略,对传统机组组合模型进行线性化处理,进而基于线性规划算法求解松弛整数变量的线性化机组组合模型,通过取整策略形成初始分枝,作为分枝定界算法的上层;采用经典广度优先搜索算法的节点搜索策略,以及考虑负荷备用和机组启停时间约束并结合最大、最小边界的分枝策略,不断进行分枝、定界和剪枝获得下层问题的最优解.不同测试算例分析表明,所提出的分层分枝定界算法快速、稳定,能够考虑机组爬坡约束,可以在保证合理计算时间内有效提高求解精度.     

基于分布鲁棒机会约束的机组组合模型

可再生能源的大量渗透使得传统的机组组合的解决方法不可行,文中主要对含有不确定变量约束的机组组合模型进行研究.将含不确定变量的功率平衡约束松弛为不等式约束,并将该不等式约束与旋转备用约束以及传输极限约束均转化为基于矩信息模糊集的分布鲁棒机会约束模型,采用双边模型处理传输极限约束以提高可靠性;为了使模型便于求解,双边模型采用Bonferroni近似,通过线性化手段将分布鲁棒机会约束机组组合模型转化为混合整数线性规划模型;以假定模糊集中的分布函数具有单峰性的方式降低模型的保守性;应用六机系统的算例验证了所建模型的有效性.     

改进的混合整数算法求解机组组合问题

为解决复杂的机组组合问题,在对比拉格朗日松弛法和混合整数算法的基础上,提出基于改进的混合整数算法求解机组组合问题。模型对混合整数非线性规划进行线性化处理,以机组的运行成本最小化为目标函数,考虑了包括爬坡约束在内的机组性能约束、机组初始状态约束等相关约束。该模型分别用于10机至100机测试系统进行计算分析,结果表明:相对于其他算法,该方法收敛速度更快,计算结果更优;而且,机组规模越大,越能体现该方法的优越性。     

考虑交流潮流约束的机组组合并行解法

针对传统机组组合模型的种种不足,该文提出了一种考虑交流潮流约束及静态安全约束的机组组合模型,并给出了一种完整的并行化解法。该法借助于扩展拉格朗日松弛法和变量复制技术,将原问题转换为其对偶问题,并利用附加问题原理将对偶问题分解为动态规划和最优潮流(OPF)子问题。对于OPF子问题,采用鲁棒性好、收敛速度快的预测校正内点法求解,同时在求解过程中,采用并行处理技术。IEEE118节点及IEEE300节点仿真结果表明,该方法收敛性好,非常适合并行处理。     

线性化机组组合短期最优经济调度

传统的机组组合模型为混合整数非线性化模型,随着求解系统规模扩大,所用求解时间不断增加,甚至产生维数灾难而导致不可解。通过运用分段线性化的方法将火电系统进行线性化建模,并采用10机组24时段火电系统进行仿真计算。计算结果表明,混合整数线性化模型的目标耗量比混合整数非线性化模型的多0.57%,但模型求解时间减少39.5%。混合整数线性化模型通过牺牲少量的目标函数增量而获得较大幅度的求解速度提升,比传统的机组组合模型更优,更适合于电力市场环境下的短期经济调度。     

考虑风电机组超速减载与惯量控制的电力系统机组组合策略

随着风电渗透率的提高,电力系统将面临惯量支撑和频率响应能力不足的问题.风电机组通过虚拟惯量控制及超速减载控制可具有调频能力.文中在传统机组组合模型的基础上加入计及风电机组调频的频率动态约束.首先,推导风电机组不同减载量下的虚拟惯性时间常数大小.然后,对计及风电机组调频的多机系统建模,并推导扰动后频率最低值的表达式.接着,构建考虑动态频率约束的机组组合优化模型,并采用多元分段线性化技术解决频率约束高度非线性特征的问题.最后,以含风电并网的10机系统为例进行计算分析,结果验证了风电机组参与调频在机组组合决策中的可行性.所提模型与传统机组组合相比,在满足经济性的同时提高了系统稳定性.     

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。     

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。