考虑水土互馈关系的区域水土资源联合优化配置

针对水土资源空间不匹配、水资源总量不足及土地资源利用程度不高等问题,以二元水循环理论为基础,构建考虑水土互馈关系的区域水土资源联合优化配置模型。该模型包括产水模块、水土联合配置模块和土地模拟模块,以GDP最大和基于生态绿当量的区域植被覆盖率(EGE-RVC)最高为目标函数,并提出了一种耦合约束法、逐次逼近法和非线性规划的三层嵌套算法进行求解。以河南省洛阳市为例对模型和方法进行验证,结果表明,洛阳市可利用水量增加了4463万m^(3),GDP提高了12.5%,EGE-RVC增加了2.6%,各用地类型缺水率不同程度下降。研究成果能够为区域水土资源优化配置研究提供新的思路和技术参考。

计及短路比提升与暂态过电压抑制的含高比例风电送端电网两阶段式调相机优化配置

随着送端电网中大规模风电机组的接入及常规同步机组的置换淘汰,电网短路比水平下降,电压支撑能力削弱,故障时易导致新能源机组暂态过电压而发生脱网事故。面向含高比例风电的送端电网,研究综合计及短路比提升和暂态过电压抑制的调相机优化配置方法。首先,利用新能源多场站短路比(multiple renewable energy stations’short-circuit ratio,MRSCR)分析了调相机接入对风电场短路比的提升作用,并基于调相机暂态快速无功响应特性揭示了其对风电机组暂态过电压的抑制机理;然后,提出一种同时计及短路比提升和暂态过电压抑制的两阶段式调相机优化配置策略,第一阶段以风电场短路比提升为核心约束优化配置调相机位置与基础容量,第二阶段以暂态过电压安全为关键约束进行调相机配置容量修正,并引入量子遗传算法(quantum genetic algorithm,QGA)进行优化求解。最终,基于PSD-BPA在含高比例风电的送端电网进行算例分析,验证了所提出的调相机优化配置方法能够显著提升风电机组多场站短路比水平并有效抑制风电机端暂态过电压。

改进MOGOA及其在风储容量优化配置中的应用

针对传统方法在风储容量优化配置过程中求解精度低、效率低等问题,提出一种改进多目标蝗虫优化算法(improved multi-objective grasshopper optimization algorithm,IMOGOA),采用Fuch混沌映射、余弦自适应参数和莱维飞行三种策略进行改进,使算法的初始解分布更均匀、全局探索和局部开发更协调,同时增强了算法跳出局部最优的能力。对改进算法和多目标粒子群等多个算法进行性能测试对比,实验结果表明改进算法具有更好的寻优精度和稳定性。将该算法应用于风电场混合储能系统容量优化配置,对比其他算法,改进算法能够快速找出Pareto最优解集,在满足系统要求的同时,最大限度降低混合储能系统成本,可以验证算法改进策略的有效性和应用于实际优化问题的适用性。

计及经济性和低碳性的光储充一体化电站多目标优化配置

为充分挖掘光储充一体化电站经济效益及碳减排效益,实现站内组成单元合理配置,文中提出一种计及经济性和低碳性的光储充一体化电站多目标优化配置方法。首先,根据充电站内各模块的功能及需求,探究光储充电站中碳排放的来源,建立站内各模块成本、碳排放的数学模型。然后,以系统年投资运行成本和碳排放量最小为目标,使用基于三黑洞捕获策略的多目标粒子群算法,对不同负荷场景下电站各组成模块进行优化配置,得出各场景下电站各组成模块的最优配置方案。对比结果表明,文中所提方法可有效降低规划运行时的成本和碳排放量,提高电站经济及环境效益。最后,采用逼近理想解排序法得出最优场景下的折衷优化方案,可为当前光储充一体化电站的投资建设提供参考。

考虑碳排放的分布式电源优化配置

对分布式电源接入配电网进行合理的优化配置,能在兼顾运营商和用户利益的同时,改善系统整体电压分布。建立了综合考虑分布式电源投资成本、用户购电成本、网损费用和碳排放费用的多目标优化模型。利用改进层次分析法确定各目标的权重,进而转化为单目标函数规划问题。针对天牛须算法个体单一性在解决高维复杂问题时精度低,优化效果不佳的问题,提出了一种改进天牛须粒子群算法,利用混沌映射对参数进行调整,引入动态惯性权重、莱维飞行机制,提高了收敛速度。以IEEE33节点系统为例,将改进天牛须粒子群算法与粒子群算法及天牛须粒子群算法的效果对比,验证改进算法对分布式电源优化配置问题的可行性,有效降低了碳排放费用、用户购电费用,减少了系统网损,改善了系统整体电压分布。

计及储能电池寿命衰减的居民小区光储优化配置

在居民小区配置光伏系统可减小电力系统的供电压力,配置储能装置能够减小光伏弃光率,同时还可以实现负荷的时空转移,减小负荷峰谷差。为使居民小区光储系统的配置更加合理,利用充放电次数和放电深度对储能电池寿命的影响,通过改进曲线拟合方法及线性分段处理方法,获得更加准确的曲线拟合函数和与原曲线更加贴合的分段线性函数,建立储能电池动态损耗模型;以光储系统年均净收益最大和负荷峰谷差最小为目标函数,对光储系统进行优化配置;最后使用不同权重求解方法得到光伏出力值及负荷需求值,采用多目标粒子群算法对在不同运行场景下的居民小区光储系统配置问题进行求解,并通过仿真对比分析不同运行场景下光储系统的运行策略。结果表明,居民小区储能系统在并网场景下的经济性和削峰填谷效果更佳,所采用模型合理有效,可为居民小区光储系统的规划建设提供参考。

井渠双灌模式下黄河下游灌区水资源优化配置

【目的】探究井渠双灌模式下黄河下游灌区水平衡特征,分析渠水和地下水补灌的利用量和利用时机对作物水分消耗和产量的影响,为黄河下游灌区多水源综合利用和优化配置提供科学依据。【方法】基于散耗型水文模型对井渠双灌模式下的黄河下游灌区水平衡特征进行模拟,结合作物水分生产函数Jensen模型分析不同水源优化配置下冬小麦和夏玉米产量变化。【结果】在现状井渠双灌模式下,4月上旬、5月中下旬、6月上旬、7月下旬和8月上旬存在显著的水分亏缺,现状模式下10月中旬抽取地下水补灌的利用效果不佳,现有灌溉模式与纯渠水灌溉模式对作物产量的影响差别不大。冬小麦拔节期的相对产量对地下水补灌的响应最为敏感,夏玉米在抽穗期的相对产量对地下水补灌的响应最为敏感。对于冬小麦,在拔节期抽取70 mm地下水进行1次补灌即可实现显著增产,地表水与地下水适宜的利用比例为5.25∶1;对于夏玉米,在抽穗期抽取70mm地下水进行1次补灌即可实现显著增产,地表水和地下水适宜的利用比例约为4.4∶1。【结论】黄河下游灌区适宜的地下水补灌时机和利用量会对作物产量产生影响,建议在冬小麦拔节期抽取70 mm地下水进行1次补灌,在夏玉米抽穗期抽取70 mm地下水进行1次补灌,最适宜提升作物产量。

考虑负荷停电差异化的配电自动化终端混合优化配置方法

成本低且安装灵活的故障指示器(FI)常与具备远程遥控能力的馈线远程终端单元(FRTU)协同完成配电网的故障定位和隔离,以缩减负荷停电时间。在配电网各开关位置或分支线路上,有选择性地部署配电自动化终端的FRTU和FI,可减少故障停电损失费用。为此,提出了考虑各供电负荷停电差异化的FRTU和FI的混合优化配置新方法。首先,根据待分析负荷、故障点、上级110 kV/35 kV变电站以及联络开关的相对位置,考虑FRTU和FI协同作用下的故障定位、故障隔离和供电恢复全过程,建立基于FRTU和FI混合配置方案的各供电负荷差异化停电时间关系式。然后,构建了以FRTU和FI的全生命周期成本费用和故障停电损失费用之和最小为目标的混合优化配置数学模型,并完成优化求解。最后,在CSG 53节点测试系统上验证了所提方法的有效性。

提升光储充电站运行效率的多目标优化配置策略

光储充电站的运行效率直接影响到其经济效益及电网侧的电能质量。针对在进行容量配置时对运行效率考虑不足会导致非必要的电能损耗,文中提出一种提升光储充电站运行效率的多目标优化配置策略。通过分析光储充电站变换器与内源线路功率损耗对于运行效率的影响,提出充电站的运行效率评估指标与计算方法,并讨论光储充电站运行效率对其容量配置的影响。建立以充电站经济效益、运行效率、电网侧峰谷供电功率补偿能力最佳为优化目标的多目标容量优化配置策略。针对优化目标特性,提出一种改进二代非支配排序遗传算法得到优化策略求解方法。选取中国西南地区某典型光储充电站运营场景,通过算例验证了优化策略的有效性与优越性。

基于改进鲸鱼算法的混合储能系统容量优化配置

针对微电网中使用可再生能源的高随机性和间歇性等特征,提出了一种混合储能系统容量优化配置方法。该方法以混合储能系统成本最低、平抑可再生能源功率波动效果最优与电网联络线利用率最高为目标,通过建立混合储能容量优化配置模型并采用改进鲸鱼优化算法对所建立的模型进行求解得到最优混合储能系统容量优化配置。最终对比传统鲸鱼优化算法和传统粒子群算法来验证改进鲸鱼算法可以更合理地配置混合储能系统的容量,使可再生能源功率波动的平抑效果提高,同时也使微网联络线利用率变高,保证微电网可靠、经济地运行,进而实现资源的合理利用。

含氢储能的微电网低碳-经济协同优化配置

【目的】传统电储能在规模、持续时间和环境影响等方面存在局限性,而且微电网中新能源消纳能力低,规划时无法兼顾低碳性和经济性。为解决以上问题,基于氢储能基本工作原理,将氢储能代替传统电储能纳入到微电网中,建立了含氢储能的微电网低碳-经济协同双层优化配置模型。【方法】上层规划模型以微电网综合等年值最小为目标,在电-氢联合运行的基础上,引入碳交易机制对微电网中各发电设备进行容量规划,提高了系统的低碳性;下层运行模型以最小化新能源出力与负荷需求之差的绝对值之和为目标,鼓励用户采取以精确追踪新能源出力曲线为目标的多样化需求侧响应行为,并将用户的用能行为调整反馈至上层模型,实现了对负荷曲线的优化。【结果】某工业园区微电网仿真验证表明,所提方法得到的规划方案具有良好的低碳性和经济性,与传统规划方法相比,低碳性和经济性分别提高了53.6%和37.1%。【结论】所建模型在提高新能源消纳能力的基础上进一步提高了系统的经济性,实现了微电网低碳性和经济性的协同优化。

基于直觉模糊联盟合作博弈的我国主要流域水资源优化配置研究

我国水资源地区分布不均,呈现南多北少的特点。随着人口增长和社会经济的不断发展,水资源需求量日益增加。为了提高水资源的综合利用效率,在完成水资源初始配置后迫切需要开展水资源跨区调配实现二次优化配置。如何选择水资源调配合作对象,如何兼顾公平与效率,如何共享合作收益,成为水资源再配置需要解决的核心问题。本文提出将直觉模糊联盟合作博弈运用到水资源优化配置问题中,通过构建基于清晰联盟合作博弈和模糊联盟合作博弈的水资源优化配置模型及合作收益函数,运用直觉模糊集、区间Choquet积分、连续有序加权平均算子等方法,推导出基于直觉模糊联盟合作博弈的水资源优化配置模型及合作收益函数,运用直觉模糊Shapley值求解最优解。选取我国南方地区的长江流域和北方地区的黄河、海河和淮河流域等水资源一级区作为研究对象,选择工业用水作为调配用水,将工业用水收益率高低作为水资源配置“优先原则”,比较分析三种不同的模型下我国主要流域水资源调配的合作对象及合作收益分配方式。结果表明:①各地区参与水资源二次配置,都能取得相较于不合作更好的合作收益;②参与直觉模糊合作联盟获得的收益全部都高于参与模糊合作联盟获得的收益;③在直觉模糊合作联盟中,不应盲目追求联盟的规模,应根据地区自身实际情况决定。以上研究结果表明,直觉模糊联盟合作博弈方法为解决跨区域流域水资源配置提供了一种新的解决方案,这将为我国主要流域开展跨区域水资源调配,优化水资源配置提供科学决策依据。

基于NSGA-Ⅱ的南水北调东线一期北延应急工程水资源多目标优化配置

为推进南水北调工程高质量发展,以南水北调东线一期北延应急供水工程为研究对象,开展北延应急供水工程水资源多目标优化配置研究。以缺水量最小、调水成本最低为目标,构建北延应急供水工程受水区水量多目标优化配置模型,基于非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行模型求解。确定各受水区在经济最大化和缺水总量最小化条件下的供水量,制定符合农业、生态和城市应急等需求的精准调配方案。结果表明:平水年满足按需分配条件,做到满足最大需水量的同时也满足供水成本最低的目标;枯水年年供水保证率分别为57%、56%、55%、54%、53%、49%、46%、36%、34%和21%情况下的10组最优解作为水量优化配置方案,其中7个优化配置方案供水保证率大于规划调水量的供水保证率值38%。在水资源多目标优化配置方案下可高效完成受水区供需水任务的同时,有效提高供水保证率,同时保证调水成本的经济性。

考虑配电网电压暂降治理经济性的DVR优化配置方法研究

针对配电网电压暂降治理的有效性和经济性问题,提出一种动态电压恢复器经济配置的电压暂降治理方法。首先,对DVR不同容量时对应的投资成本进行分析,从而准确计算DVR配置方案的总投资。然后,基于电压暂降凹陷域,结合敏感负荷的中断概率对负荷进行经济损失评估,并根据系统有功损耗计算出总电压暂降经济损失成本。最后,构建了包含DVR装置的投资成本、电压暂降时敏感负荷经济损失和系统有功损耗三种要素的优化模型,实现DVR的最优容量和接入位置。采用IEEE 33节点标准测试系统为例对所提配置方法进行验证,仿真结果证明与传统的DVR就地接入的补偿方法相比,该方法能有效降低配电网电压暂降治理的总经济成本,在保证配电网的运行可靠性的同时提高经济效益。

农村土地经营权信托要素的优化配置

发轫于“两权分离”背景下的农村土地承包经营权信托,在“三权分置”背景下已迭代为农村土地经营权信托。土地经营权被立法确认为民事权利,有利于破除土地经营权以信托方式流转的法律障碍。但是,既有土地经营权信托要素配置存在失衡的困境,主要表现在信托主体资格错位、土地经营权转移标准不明确及信托目的定位模糊等方面。信托要素的合理配置是促进土地经营权信托发展的内在要求,更是完善土地经营权信托相关制度的重要手段。应遵循是否有利于保障农户的土地权益、是否有利于彰显信托机理的功能优势及是否有利于克服信托实践中“市场失灵”的基本准则,从厘清信托主体资格、构建土地经营权信托登记制度及将信托目的重塑为社会性目的等方面着力,对土地经营权信托要素进行优化配置。

考虑氢储能和需求响应的综合能源系统双层优化配置

在双碳目标下,为改善综合能源系统功率不平衡,提高能源运营商收益,降低用户购能成本,首先,结合氢储能可作为源-荷-储的优点以及电制热的能源转换特性,设计了考虑氢储能的综合能源系统双层框架。其次,根据两种不同时间尺度,提出了一种考虑负荷侧需求响应和含电制热设备用户群的综合能源系统氢储能双层优化配置模型,上层模型结合氢储能特性进行长时间尺度优化配置;下层模型利用需求响应和电制热设备对用户群负荷进行优化,以求解短时间尺度含氢储能综合能源系统优化运行问题。再次,采用KKT条件和Big-M法将模型转为单层线性问题。最后,结果显示,通过配置氢储能以及采用电制热设备和需求响应,可提高运营商收入和新能源消纳,降低用户群成本,减少功率失衡风险。

刚性约束下人民胜利渠灌区水资源优化配置方案研究

为解决人民胜利渠灌区水资源利用的“瓶颈”制约问题,创新性地构建了基于刚性水资源约束的灌区水资源优化配置模型,并引入高效的改进型非支配遗传算法(NSGA-II)求解,生成规划水平年2035年不同供水保证率的100组优化配置方案。采用结合层次分析法(AHP)与CRITIC权重法的综合权重计算方法,利用TOPSIS法进行方案排序与优选,从众多可行方案中遴选出最优配置方案,为人民胜利渠灌区水资源节约集约利用提供参考,并有助于实现水资源的可持续利用。

多冗余模式下综合能源系统两阶段优化配置

在综合能源系统向复杂化、高耦合度发展的过程中,设备单元运行可靠性降低与高昂的设备运维成本问题难以忽视。针对上述问题,从内部配置结构优化的角度,将系统工程中主、被动冗余思路引入综合能源系统,完成子系统单元的冗余设计。提出了一种针对冗余设备逻辑最优工况匹配的两阶段流程,以实现全系统整年运行优化。从经济、能源和环境3方面建立评价指标,基于蜜獾算法对两建筑、四系统进行案例研究。结果表明:所提3种冗余系统均实现了可靠性与各性能指标的明显提升;主动冗余系统年度总运行成本最低,热备用系统可靠性表现最好,冷备用系统综合性能最佳。

《水资源优化配置理论及应用案例》指导下计算机技术在水资源优化配置中的应用

水资源是人类生存发展的重要资源,对人类生命健康、生产生活都具有重要作用。随着人类对水资源开发的不断深入,如何更好地分配、利用水资源已成为社会发展的主题,于是人们将计算机技术引入水资源的监测与优化配置过程中,利用算法构建水资源优化配置模型与系统。《水资源优化配置理论及应用案例》系统阐述构建水资源优化配置模型以及求解的具体方法,为相关从业人员与科研人员提供参考。该书前言部分简单介绍水资源优化配置这一课题研究的背景、现状、意义和研究内容。

基于《水资源优化配置理论及应用案例》探索计算机技术对水资源优化利用的辅助作用

我国水资源的显著特点是水资源短缺且分布不均,加上水污染问题日益突出,水资源的利用状况不容乐观,制约了社会经济的高质量发展。水资源的优化利用能有效增加水资源的利用效能,引入先进的计算机技术,并将其应用于水资源的优化配置和利用中,具有重要的现实意义。《水资源优化配置理论及应用案例》一书以水资源优化配置和解决区域性缺水问题为导向,用实际案例系统阐述水资源优化利用与管理的工作机理,为水资源优化配置提供了可靠依据。