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.     

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。     

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。     

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。     

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.     

利用CC-PN建立机组组合问题中时间约束辅助模型

在为机组组合问题编制算法的过程中，因需要满足错综复杂的约束条件，容易使程序结构混乱、逻辑判断出错，最终导致算法求解失败。文中提出一种用于解决水力机组组合中时间约束问题的受控着色Petri网（CC-PN）模型，以指导和辅助机组组合算法程序的编制。该模型能直观地表达水力机组的启/停状况，并输出计算流量费用的开关量，将机组组合算法中面临启/停新机组时的约束判定和流量损失计算单独处理，为解决考虑时间约束的机组组合问题提供了新的辅助方法。     

协同短期调度的新能源电力系统月度机组组合模型与快速求解方法

为实现多时间尺度下新能源电力系统经济、灵活运行与发电资源最优性配置,该文考虑月度机组组合与短期调度之间的层次衔接关系,提出协同短期调度的月度机组组合模型与高效求解算法。首先,结合风电短期随机不确定性与长期相关不确定性之间的概率统计规律,提出基于非参数核密度估计与自回归滑动平均分析的新能源出力模拟方法;在此基础上,通过协调月度机组群开停机计划与短期调度的互动关系,构建协同短期调度的多场景月度机组组合模型。其次,针对该混合整数线性规划模型的计算复杂性问题,利用约束转换技术与松弛诱导技术,提出一种基于分支—定界原理的改进求解策略。最后,结合某省区电网进行实际算例对比分析,论证协同短期调度的月度机组组合模型与求解算法的有效性。     

基于搜索+调整的两阶段萤火虫算法求解机组组合问题

提出了一种新颖的基于搜索+调整的两阶段萤火虫算法求解机组组合问题。算法将机组组合求解流程分解为具有离散变量和连续变量的两个优化问题,通过二进制编码的萤火虫算法求解含离散变量的机组启停主问题,利用改进的实数编码萤火虫算法解决连续变量的负荷经济分配子问题,采用调整策略校核和修复约束,实现主子问题的交替迭代求解。算法通过启发式的约束调整策略,以及两种编码方式实现了离散变量和连续变量的分解优化,提高了机组组合问题求解的效率和精度。通过对6个不同规模算例的计算及与其他经典算法的对比,验证了所提算法的有效性和优越性。     

考虑机组组合的梯级水电站短期调峰MILP模型

为缓解日益增大的电网调峰压力和满足愈发复杂的水电并网和调度需求,构建了一种能够考虑机组状态的梯级水电站短期调峰模型。该模型以机组为基本调度单元,以电网剩余负荷最大值最小为目标,综合考虑了水库运行约束、电网安全约束、机组运行限制和不同水头对机组发电效率的影响,实现了精细化调度。针对模型中的调峰目标函数、机组发电水头、机组运行组合振动区以及机组动力特性曲线等非线性因素,提出了相应的线性化处理策略,将原模型转换为标准混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)模型,然后使用商业优化软件包LINGO对模型进行求解。以乌江干流梯级水电站为研究对象的计算实例表明,该模型具有较高的求解精度和计算效率,调峰效果十分显著。     

基于原对偶内点法和分枝定界算法的配网无功优化计算及其并行实现

将原对偶内点法与分枝定界法综合应用于无功优化过程中,提出一种并行分枝定界策略。该并行分枝定界策略采用异步通信策略和主从控制模式,并行平台为分布式内存存储下的分布式并行平台,各工作机并行产生决策树,并行对各自的子问题执行分枝定界操作。2个测试算例结果表明,该并行策略负荷平衡良好,能有效提高计算效率,获得良好的加速比。     

含储能系统和大型风电场并网电力系统机组组合研究

为提高系统运行的灵活性和稳定性,在含风电场的机组组合问题中引入储能系统,将含风电场和储能系统的机组组合问题描述为含0-1变量的混合整数优化模型,在模型中体现了储能系统对系统旋转备用容量的影响。采用分支定界的思想,将整数变量松弛为实数变量,利用改进粒子群算法来迭代求解。以6机和某10机39节点系统为算例,对传统的机组组合模型和含ESS的机组组合模型进行了比较,计算结果验证了该模型和解法的有效性。     

区间不确定信息下电力系统安全性的快速评估算法

计及高压输电网络中的不确定因素,提出了区间负荷下快速评估电力系统安全性的新算法。该算法对传统分支定界算法进行了改进,证明了电力系统最小切负荷问题的负荷边界特性,将双层规划模型的求解转化为少量线性规划模型的求解。改进后的分支定界算法能够快速、准确地求解基于双层线性规划的区间至多切负荷模型,得到区间负荷下计及发电机的可调作用时,基于直流潮流模型的系统最小切负荷量的最大值。新算法的计算速度大大优于求解同类问题时所用的蒙特卡罗模拟法和分支定界法,精度较高。6节点和46节点系统算例的计算结果验证了算法的正确性和有效性。     

基于支路潮流模型约束的分布式储能系统优化配置方法

为实现"双碳"目标及整县光伏战略规划,针对平抑配电网负荷以及分布式新能源出力波动性的分布式储能选址定容问题,文中考虑系统收益与成本,在对电力系统约束条件进行相角松弛及二阶锥松弛的基础上结合电池储能的运行特性,提出了一种基于支路潮流模型约束的分布式储能优化配置模型;在满足约束条件的基础上求解储能配置方案及日前调度策略.算...     

储能系统对含风电的机组组合问题影响分析

分析了储能系统对含风电的机组组合问题的影响,为提高电力系统运行的灵活性和降低风电波动性对机组组合问题的影响,在含风电的机组组合问题中引入储能系统.将含风电和储能系统的机组组合问题描述为混合整数凸规划形式,采用分支定界结合内点法进行求解.采用最优优先搜索和深度优先搜索相结合的搜索策略提高分支定界的搜索效率.通过10机系统算例分析,表明储能系统的引入可明显地降低风电波动性对机组组合问题的不利影响.     

基于支路潮流线性化方程的有序充电快速求解方法

针对传统有序充电方法计算效率低、未计及配电网三相不平衡与节点电压和支路电流约束的不足,推导了三相平衡与不平衡配电网的支路潮流方程,提出了将方程非线性项线性化的方法。构建了以车主充电总费用最小为目标函数,节点电压、支路功率、充电功率为不等式约束,支路潮流方程、充电需求为等式约束的电动汽车有序充电的模型。提出了采用二阶段线性规划进行求解的方法。第1阶段线性规划采用忽略支路潮流方程非线性项的简化线性模型求取估算的支路优化有功功率、无功功率、节点电压,作为支路潮流方程非线性项线性化的初始点。第2阶段线性规划采用近似线性模型计算最优充电功率。采用3个仿真算例与其他方法进行了对比,验证了所提出方法的性能。     

基于故障分支快速辨识的T型高压输电线路故障定位新算法

传统T型高压线路故障测距方法在T节点附近发生故障时有测距死区,针对这一不足,根据两端测得故障点处正序电压相等推导出一种新的测距函数进行故障分支判断。在故障支路上,测距函数相位值单调且在首末两处的函数相位值相差大约180°;正常支路上,测距函数相位值也单调但在首末两处的函数相位值大约相等。基于测距函数的相位在首末两处的相位相差的大小这一特性作为故障分支判据,进而利用故障距离的解析表达式求解故障距离。该方法较好地克服了传统方法在T节点附近不能可靠识别故障支路的缺点,并且无需判别故障类型,只需代入相应的公式计算几个点即可得到故障距离,程序实现简单,计算速度快。本算法的测距精度理论上不受故障类型、过渡电阻、运行方式等影响。EMTP仿真结果验证了所述算法的正确性和高精度。     

基于二层规划的用户侧能源互联网规划

针对能源系统规划中对多个供能区域的协调互济及多能流联合调度考虑不足的现状,研究基于二层规划的用户侧能源互联网规划方法。首先,梳理供能系统结构,对各能量单元建模,并分析用户侧能源互联网内的负荷特性;其次,综合考虑多种能源互联、多个供能区域协调互济及多能流联合调度,建立用户侧能源互联网的二层规划模型,上层以年费用最低为目标,各能量单元的安装容量为优化变量,下层以年运行费最低为目标,各时段能量单元的调度值为优化变量;最后,采用精英保留策略遗传算法对上层规划模型求解,下层为0-1混合整数线性规划模型,采用分支定界法求解。算例表明:所提规划建模方法具有可行性和有效性;多能流联合调度、多区域协调互济可以大幅削减年费用,还可缓解负荷与燃机热电比不匹配等问题;通过多种能源网络实现互联较通过单一电网或热网互联更经济。     

基于地区电网经济运行的无功综合效益优化

采用地区电网无功综合效益优化模型，从经济运行角度，兼顾地区电网有功网损最小和因数达到要求值，使电网的年运行费用达到最小。优化算法将仿射变换内点法与简化分枝定界法（内点－分枝定界法）综合应用于优化过程中，计算结果表明它是一种有效的无功优化算法。     

一种求解无功优化的支路追加内点法

在传统内点法的基础上,提出了一种求解无功优化的支路追加内点法——将线路和变压器模型整合为统一的支路模型;采用支路追加方式来实现内点法中雅克比矩阵和海森矩阵的求解;将优化模型中目标函数与等式约束的求导过程合并。通过以上改进措施,有效地降低了无功优化的公式推导和编程工作量,提高了算法的效率。最后通过IEEE14、IEEE30和IEEE118等系统的仿真计算,验证了该算法的快速性和有效性。     

基于线路分段参数的非全程同塔双回线故障定位算法

对非全程同塔双回输电线路故障定位问题进行研究。首先,对非全程同塔双回线的特点进行分析,并针对传统伪根识别法无法适用于非全程同塔双回线故障定位的问题,在分析伪根存在与否的基础上,提出一种换模量伪根识别算法,该算法可以有效识别故障支路与非故障支路的伪根情况。进而,提出一种基于非全程同塔双回线路分段参数的双端工频量故障定位算法,该算法将故障支路辨识与故障点定位相结合,在线路全程内均可完成故障定位,不受故障类型、各端数据不同步和过渡电阻等因素影响。ATP-EMTP仿真结果表明,所提算法可行、有效。