计及多重不确定性的虚拟电厂响应区间评估方法

为了准确评估虚拟电厂在电源侧和负荷侧出现多重不确定性情况下可为电力系统运行提供的响应能力,提出考虑多重不确定性的虚拟电厂响应区间两阶段鲁棒优化评估方法。基于虚拟电厂内可再生能源与负荷不确定性特征的区间描述,建立以运行成本最低为目标的虚拟电厂响应区间评估模型,通过场景分解将其转化为最劣场景与最优场景下的两阶段鲁棒优化模型,采用列和约束生成算法分别求解2个场景下的各设备功率区间计划,并将虚拟电厂在2个场景下的对外响应功率计划作为上、下限,从而评估虚拟电厂参与电网运行的响应区间。算例仿真结果表明,该方法能够在计及不确定因素影响并保证解空间可行的情况下,评估虚拟电厂对外交互功率和运行成本的适宜区间,为虚拟电厂参与电网调度及电力交易提供参考。

计及电-气园区综合能源系统多重不确定性的变置信区间优化调度

电-气园区综合能源系统(EGPIES)受到天然气管道泄漏与风电出力波动的多重不确定性影响,导致系统供电可靠性受到严重威胁。计及天然气管道泄漏与风电出力不确定性,提出了一种EGPIES自适应优化调度方法。根据天然气泄漏量与储能对系统负荷损失的影响划分失荷程度,结合场景法与条件风险价值理论对风电不确定性进行量化,并通过隶属函数对自适应选择的多目标函数进行处理。利用遗传粒子群优化算法对处理后的多目标函数进行求解,得到不同泄漏程度下的机组调度结果与自适应改变的风电置信区间。通过算例验证所提模型能在具有良好经济性的同时,提高系统的供电可靠性。

冰灾下考虑多重不确定性的负荷聚合商市场力评估方法

在极端场景下,负荷聚合商可能会控制市场以攫取超额利润。为此,以冰灾为例,提出一种考虑多重不确定性的负荷聚合商市场力评估方法。首先,利用UGF(通用生成函数)来描述冰灾下架空线路、风电机组随机故障的不确定性;其次,通过聚合各类不确定性的标准概率函数,提出市场力评估算子以建立负荷聚合商节点市场力评估模型;最后,基于出清模型的结果,构建时空市场力指标体系以辨识具有高市场力水平的关键负荷聚合商以及相应的关键时段。算例结果表明,该方法有效量化了冰灾下负荷聚合商的市场力水平,处于负荷水平较高区域的负荷聚合商在覆冰严重的时段更容易行使市场力。

考虑多重不确定性的主动配电网两阶段鲁棒优化调度

随着可再生能源在主动配电网中渗透率的不断提高,以及负荷侧设备的多样化,主动配电网的优化运行面临着来自供需两侧的不确定性。鉴于现有研究并未综合考虑主动配电网调度过程中存在的多重不确定性问题,建立了考虑风-光-负荷不确定性的两阶段鲁棒优化模型。首先,采用盒式不确定集进行不确定性建模,通过对不确定参数的灵活调整,改变调度策略的保守性;然后,采用列和约束生成算法对优化模型进行求解,并通过强对偶理论将主问题和子问题转化为混合整数线性规划问题;最后,通过仿真分析证明了所建两阶段鲁棒优化模型及其求解算法的有效性,所得的调度策略适应性更高,能够满足实际调度需求。

考虑多重不确定性的光伏支撑体系动力可靠性分析

提出了考虑多重不确定性的光伏支撑体系(Photovoltaic Support System,PSS)随机动力可靠性分析方法。首先,构建了基于概率密度演化理论(Probability Density Evolution Method,PDEM)的光伏支撑体系可靠性分析模型,包括概率守恒方程、基本控制方程和密度演化方程;然后,建立了光伏支撑体系的有限元分析模型,包括结构受力模型、荷载组合形式、网格划分算法等。仿真模型中考虑了结构所受荷载与结构本身的随机性,共计6个随机变量和44个代表点。为提升算法分析效率,提出了Abaqus⁃PDEM的联合仿真算法,仿真分析表明,光伏支撑体系的失效模式主要为应力控制和位移控制两种,后者影响更为明显,基本荷载组合工况下的可靠度为0.928。随着风力等级的提高,结构可靠性逐渐降低,在高风速区间(大于40 m/s),结构本身的不确定性会高估结构的可靠性水平,在设计中应予以关注。

考虑多重不确定性的电-热-气综合能源系统协同优化方法

综合能源系统(IES)中风-光出力和负荷不确定性对系统的运行安全和规划提出了挑战。以包含光伏、生物质气化热电联产等设备的IES调度过程为例,提出一种集成随机规划-信息间隙决策理论(IGDT)的方法应对系统优化运行过程中源-荷侧的多重不确定性。随机规划方法处理光伏出力不确定性,并将优化结果作为IGDT处理负荷不确定性的基准值。其中,IGDT中的风险规避和风险寻求策略反映了系统管理者面对不确定性带来运行风险时的态度。结果表明,风险规避策略下生物质气化热电联产日电能输出总量高于风险寻求策略下生物质气化热电联产日电能输出总量的50%。不同策略下的调度结果差异性为系统管理者提供了灵活的选择。

考虑多重不确定性的交直流混合微网多目标优化运行

交直流混合微网拓扑结构复杂,分布式清洁能源出力随机性强且用电需求灵活多变,对微网的经济可靠运行以及清洁能源的消纳构成了挑战。针对这一问题,提出一种考虑多重不确定性的交直流混合微网多目标优化运行方法。首先基于多场景技术表征风光荷以及电价的不确定性,并考虑需求侧响应更新负荷预测水平。随后以运行成本最低,污染物排放最少,清洁能源消纳率最高为目标建立交直流混合微网多目标优化模型。针对常规NSGA-II算法局部搜索能力和收敛性等问题,将天牛须算子引入到NSGA-II中得到BAS-NSGA-II算法,并通过测试函数验证了该算法的准确性。最后通过算例对优化方法进行验证,结果表明,所提方法在保证经济性和环保性的同时能够有效提升清洁能源的消纳,且对不确定因素有着较好的适应性。

多重不确定性下生物质燃料供应链多周期优化研究

生物质燃料是一种潜力巨大的可再生能源,近年来已引起人们越来越多的关注。生物质燃料在市政、交通领域的应用是碳减排的重要举措,得到了中国政府的大力支持。然而,原料供应、市场波动等因素的高度不确定性使生物质燃料产业面临巨大挑战。为提升生物质燃料生产比率、促进资源的合理配置,对生物质燃料供应链网络进行优化研究,分析原料供应、客户需求、价格波动的多重不确定性,以期望利润最大为优化目标,构建考虑多重不确定性的生物质燃料供应链多周期随机优化模型。在多周期背景下,综合运用随机离散场景模拟和情景树方法刻画上述不确定因素,构建等价确定性模型,并结合模型特征,设计基于嵌套Benders分解(NBD)与随机对偶动态规划(SDDP)相结合的求解算法。最后,通过算例仿真实验,对比分析不同不确定因素对利润和库存成本的影响。研究结果表明:需求或供应波动的增大,都会导致供应链利润减少,且与需求不确定性相比,供应不确定性对供应链的影响更大,因而决策者可更侧重原料的稳定供应,以获得更高利润;合理的库存可对冲市场波动带来的不利影响,保障生物质燃料的生产运转;产品价格波动或下降使企业面临较大经营风险。

考虑多重不确定性的电动汽车聚合商参与能量-调频市场的鲁棒优化模型

为了充分挖掘电动汽车(EV)参与电力市场交易的市场价值,电动汽车聚合商(EVA)可将众多EV资源聚合起来作为一个投标主体参与日前能量和调频市场。针对EVA参与电力市场的投标决策面临多重不确定性因素影响问题,计及EV电量和功率边界,建立了EVA响应能力评估模型;对EV用户响应意愿、调频信号和市场电价的不确定性进行建模;以EVA的投标净收益最大化为目标,构建一种考虑多重不确定性的EVA参与能量-调频市场的鲁棒优化模型,以合理制定次日各交易时段EVA的基线功率和所提供的调频容量。通过算例验证了模型的有效性,并分析了各种不确定因素对投标净收益的影响,所提策略可为EVA的投标决策提供参考。

考虑多重不确定性的含需求响应及电碳交易的虚拟电厂优化调度策略

为解决当前对虚拟电厂系统中多重不确定性源的表征考虑不全面且处理方法单一的问题,提出一种基于蒙特卡罗与曼哈顿概率距离的场景生成与削减法来对风光出力、电价进行建模,并利用区间法对碳价、需求响应进行建模;以虚拟电厂运行成本最小化为目标,综合考虑电碳交易及激励型需求响应机制,建立基于区间线性规划的虚拟电厂优化调度模型,采用强区间线性规划法中的两阶段分解算法对模型进行求解,针对不同不确定性源的特点,采用2种方法处理虚拟电厂系统中的多重不确定性。算例结果表明,该模型能够通过指标变化趋势有效地反映多重不确定性因素对系统调度结果的影响,在保证虚拟电厂系统安全运行的基础上提高经济性,区间形式的表示为决策者留出了一定的现实选择空间。

计及多重不确定性与综合贡献率的多微网合作运行策略

针对多微网系统如何实现各微网利益公平分配的问题,提出一种考虑多重不确定性和综合贡献率的多微电网合作运行策略。首先,采用鲁棒优化和信息间隙决策理论分别处理电价和风光不确定性,以降低系统的运营风险;并引入消纳责任权重促进可再生能源的消纳和系统的绿色、经济运行;然后,以基于非线性能量共享映射法的能量交互贡献率和二氧化碳排放减少率来量化合作贡献,实现利润分配的公平性以及促进各微网低碳减排的积极性;最后,基于Matlab平台对多微电网进行仿真模拟和算例分析,验证所提策略的合理性和有效性。

面向多重不确定性的发电商碳减排投资研究

基于技术进步、电力价格、燃料价格、碳价、补贴政策和投资项目的碳减排率等多重不确定因素,构建了发电商减排投资的实物期权模型,求解得到了投资阈值、投资时点和投资补贴条件.参数敏感性分析和仿真结果表明:碳价波动风险抑制了减排投资;技术进步和投资补贴能够激励发电商投资,但当前的碳价和技术水平无法支撑CCS项目的大规模应用;合作减排有利于发现碳减排率较高的项目,进而刺激发电商的投资行为.

考虑多重不确定性的电–气–交通网络耦合系统数据驱动鲁棒优化调度

电力、天然气、交通等不同能量流网络的深度耦合和良性互动,对多元化综合能源系统的协同优化运行提出了极大挑战。针对电–气–交通网络耦合系统中的多重不确定性因素,提出综合考虑交通流量、风电出力及燃气机组耗气不确定性的数据驱动鲁棒协同优化调度模型。首先,依据Wardrop用户均衡准则获取交通网络的最优流量分配,并根据网络耦合约束将交通、气网络的不确定性转化到配电网统一考虑;其次,结合风电出力和交通流量的历史数据构造高维源、荷不确定量的模糊集表征其概率分布特性;然后,以基准预测场景下日前运行成本和不确定量最劣场景分布下实时调整成本最小为目标,建立基于数据驱动的两阶段鲁棒经济调度模型,在主、子问题协同求解框架下采用列约束生成方法进行求解。最后,通过算例验证了所提模型及求解方法的有效性。

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。

多重不确定性对特高压变压器瓷套管地震失效风险的影响

为评估我国特高压变压器套管的地震失效风险,该文考虑地震动、结构参数、性能指标及数值分析模型质量的不确定性,结合我国相应规范,提出考虑多重不确定性影响下特高压变压器套管的地震易损性及地震失效风险分析方法。建立经振动台试验验证的特高压变压器套管数值分析模型,定量求解各随机变量的不确定性对特高压变压器套管地震易损性及地震失效风险的影响。结果表明:多重不确定性对套管地震易损性的评估结果有较大影响,且将增加套管的地震失效风险。抗震设防烈度与套管地震失效风险之间无明显正相关关系,在对特高压变压器套管进行抗震设计时,建议考虑套管的地震失效风险以及多重不确定性的影响。

考虑多重不确定性因素的分布式电源鲁棒规划方法研究

随着不确定性的分布式电源大量接入配电网,配电网中日益增加的多重不确定性因素给其规划带来了新的挑战。面向配电网分布式电源的选址定容问题,考虑了负荷和风速的不确定性以及它们之间的相关性,提出了考虑多重不确定性因素的配电网鲁棒规划方法。首先基于全寿命周期成本和鲁棒优化的思想,构建考虑多重不确定性因素的双层鲁棒规划模型;然后对下层鲁棒优化模型进行对偶变换,通过最坏场景对上层规划方案进行安全约束校验;最后利用拉丁超立方采样和Cholesky分解对风速和负荷的不确定性相关性进行处理,从而寻求多重不确定性因素下的最坏场景。

基于多重不确定性的多目标电力-天然气协同扩容规划方法

针对电力-天然气系统协同扩容规划问题,提出了一种考虑多重不确定性的多目标电力-天然气协同扩容规划方法。首先引入Cholesky分解法将具有相关性的随机样本转换为相互独立的随机样本,实现多重不确定性因素的处理;然后利用L指数方法从静态电压稳定的角度研究了电力-天然气联合系统的安全性;最后以最小化投资、运行成本以及电压稳定指数为目标建立多目标优化模型,并求出最优折衷解。算例分析结果表明了所提方法的有效性。

多重不确定性下的电气设备地震失效风险评估

电气设备的地震失效风险是进行电气设备抗震设计时的关键参数。考虑地震动、电气设备结构、电气设备性能指标及人为认知等多重不确定性,提出了考虑多重不确定性的电气设备地震易损性及地震失效风险的评估流程。算例结果表明,多重不确定性对电气设备的地震易损性及地震失效风险有较大影响。现有条件下,电气设备数值分析模型的认知不确定性造成了较大的标准差。抗震设防烈度及抗震设防地震动加速度峰值与电气设备地震失效风险之间不呈正相关关系。在评估电气设备的地震易损性及地震失效风险时,需考虑多重不确定的影响。

面向多重不确定性环境的虚拟电厂日前优化调度策略

对虚拟电厂中多类型不确定性源的精确建模,有助于提升虚拟电厂调度策略的有效性。在详细分析不确定性源的不确定性特性的基础上,采用场景规划法和自适应鲁棒优化法对电价、风电出力和需求响应的不确定性进行建模。结合工程博弈思想,将不确定性源理性化为博弈主体,构建不确定性源和虚拟电厂运营商二者零和博弈模型,并采用粒子群优化算法求得博弈的均衡解。基于某地区的实际数据进行算例仿真分析,结果表明所提模型能够有效提升虚拟电厂调度结果的经济性与安全性。

计及源荷多重不确定性的综合能源系统鲁棒经济调度方法

可再生能源出力、购能价格和综合需求响应量等多重不确定性因素给综合能源系统(Integrated Energy System,IES)安全经济运行带来了严峻的挑战。对不确定性因素的精细化建模,可以提高综合能源系统调度策略的有效性和优越性。首先在分析多重不确定性特性的基础上,分别采用随机场景法和鲁棒优化法对购能价格、风光出力和综合需求响应等多重不确定性进行建模。此外,由于先进绝热压缩空气储能(Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage,AA-CAES)具有冷-热-电联储联供的优点,可以增强系统运行灵活性,因此,选择AA-CAES作为IES的储能系统。然后,构建含AA-CAES的IES鲁棒-随机优化模型,并采用蝙蝠算法对模型进行求解。最后,基于某地区的数据开展仿真分析。结果表明,所提方法能够减少系统运行成本,实现经济性与鲁棒性的协调优化。