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源网协同多适应规划

电源规划与电网规划紧密相关,有必要考虑其相互影响进行协同规划。该文兼顾分布式决策环境与多适应性条件,提出了一种电源与电网协同的多适应规划框架,利用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADM M)分别构建了耦合共享变量的电源规划决策子问题与电网规划决策子问题,2个子问题相互通信、交替求解,实现了电源与网架协同的分布式自治规划。该框架和方法保留了决策主体信息的私密性,同时确保了电源规划方案和电网规划方案所构成的整体系统的经济性和适应性。在Garver-6系统上对该文方法的有效性进行了验证。     

基于灵敏度矩阵的分布式状态估计

针对分布式状态估计问题,采用基于相量测量单元（PMU）和灵敏度矩阵修正的方法。利用PMU量测量来协调子系统参考节点,并通过修正子系统独立状态估计联络线上的状态量,得到联络线上支路功率变化量,利用支路功率变化量对节点状态量的灵敏度矩阵来修正子系统状态估计结果。以IEEE14节点为例进行仿真,结果验证了该算法的有效性。     

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...     

计及PMU的分布式状态估计的研究

随着相量测量装置在电网中的推广应用,其量测己成为电力系统重要的数据源之一.将PMU支路电流量测转换为支路潮流量测,使电流相量量测在分布式状态估计中得到了有效的利用.在快速分解算法的基础上,结合搭接式分布并行算法,提出了一种基于相量测量单元(PMU)的分布式电力系统状态估计算法,即利用PMU量测进行子系统参考节点协调,并通过在子系统边界节点配置PMU,使相互之间完全解藕,实现各子系统的并行计算,加快了计算速度,提高了数值精度和稳定性.给出了IEEE9节点的仿真结果,验证了该算法的有效性及优越性.     

基于PMU的分布式电力系统动态状态估计新算法

随着电力系统的发展,区域电网互联,形成更大的系统。各区域电网相对独立,且有各自相对独立的调度中心。为适应这种分区管理模式,状态估计应采用分布式并行算法。在动态估计扩展Kalman滤波算法的基础上,结合搭接式分布并行算法,提出了一种基于相量测量单元(PMU)的分布式电力系统动态状态估计新算法。该算法利用少量PMU测点,真正实现各子系统的并行计算,避免了原算法进行串行等待的过程。并结合量测数据预处理、对雅可比矩阵加权等方法,加快了计算速度,提高了数值精度和稳定性。最后给出了IEEE 14节点的仿真结果,验证了该算法的有效性及优越性。     

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。     

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.     

基于串行和并行ADMM算法的电—气能量流分布式协同优化

在综合能源网框架下电力系统与天然气系统的耦合和交互愈加频繁,有必要考虑两个系统的相互作用开展电—气能量流的协同优化。针对电力流与天然气流的多主体分布自治决策特点,在构建分解协同交互机制的基础上,提出利用交替方向乘子法(ADMM)实现电力流与天然气流的分布式协同优化。分别给出了基于Gauss-Seidel串行迭代和Proximal Jacobian并行迭代的两种ADMM计算模式,并从通信模式、求解效率和适用范围等角度探讨了两种模式的应用差异。在RTS79-GAS14及IEEE 118-GAS90两个电—气互联能源系统上开展的算例测试结果验证了所述算法的有效性。     

基于自适应步长ADMM的直流配电网分布式最优潮流

直流配电网的发展前景广阔,其最优潮流(OPF)问题关系到电网经济运行,具有重要的工程意义。针对放射状直流配电网,以二阶锥规划(SOCP)凸松弛理论为基础,建立了考虑电压、电流、功率约束的SOCP-OPF凸规划模型,并提出一种基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式最优潮流计算方法,以解决传统集中式优化方式面临的诸多难题。相比已有研究,该方法在各节点配置计算单元,无需全局协调或分层分区,利用相邻主体间少量的信息传递即可通过并行计算得出全局最优解;优化模型中考虑了配电线路传输电流限制,约束条件更全面;计算方法中设计了自适应步长调整机制,计算效率较高。IEEE 33节点和IEEE 123节点的算例分析验证了所提算法的准确性和良好的收敛性。     

基于相量量测的电力系统线性状态估计

分析了相量量测装置的量测误差情况,指出了相量量测参与状态估计计算的必要性。在完全使用相量量测的情况下,给出了基于直角坐标系的实数形式的电力系统线性量测方程和相应的线性静态状态估计算法。对负荷预报加潮流计算的系统状态预报方法进行改进,通过对误差协方差阵计算公式的推导与简化,提出了新的预报误差协方差阵计算公式,并将其与线性量测方程相结合,提出了基于相量量测的线性动态状态估计算法。最后讨论了线性状态估计算法的使用条件,并采用IEEE30节点系统对提出的算法进行了验证。     

基于相量量测的等式约束二阶段状态估计模型

利用PMU的量测信息实现系统的动态可观测,考虑PMU数据刷新时间快的特点,在R.F.Nuqui的动态监测模型的基础上建立了适合静态估计的基于等式约束二阶段估计模型。该模型将PMU和SCADA的量测数据共同用于非线性估计,采用零注入节点功率作为等式约束条件来提高估计精度,然后对非线性估计的结果和PMU的支路电流相量进行线性估计。模拟了当系统某节点负荷持续变化时,利用等效导纳法对非线性区域节点状态量进行估计,最后采用IEEE 14和57节点系统算例对提出的模型进行了验证。