基于改进分析目标级联法的交直流混联配电网分布式优化运行

交直流混联的配电方式是未来配电网的一种重要发展方向,为克服其中各子系统分属不同利益主体而带来的功率信息传递的限制,提出了一种基于改进分析目标级联法的交直流混联配电网分布式优化运行方法。首先,针对交直流混联配电网的直流、换流站和交流区域,分别建立包含自身区域运行优化与区域间交互功率运行优化的模型;其次,采用分布式优化的思想,将交互功率作为共享变量,对模型目标函数进行解耦,并在传统的分析目标级联法中引入一个平衡系数,来解决因惩罚乘数初值选择不当,子系统函数项与惩罚项权重不平衡情况下算法性能不好的问题,在一致性约束下迭代求解分布式模型;最后,通过算例仿真,进行模型的有效性、改进算法性能以及分布式模型通用性的验证。

基于目标级联法的虚拟电厂日前调频容量计算方法

光伏、风电等清洁能源的大规模并网加重了系统调频负担,同时,微型燃气轮机、储能等调频性能稳定良好的分布式资源的接入为减小系统调频负担提供了新的思路。为此提出一种基于目标级联分析的优化调度模型,旨在通过虚拟电厂聚合分布式资源以参与调频辅助服务市场。首先,建立了配电网层和虚拟电厂层的双层优化调度模型,通过配电网协调虚拟电厂的协调互补来提高资源的利用效率;然后,虚拟电厂对内部成员进行优化调度,采用机会约束规划对调频信号不确定性进行约束;最后,通过目标级联分析法对所建立的模型进行求解,并通过仿真算例验证优化调度模型的有效性和可行性。结果表明,虚拟电厂参与调频辅助服务能够有效降低其运行成本。

基于目标级联分析法的输电网结构优化

为了充分利用可再生能源,增强电力系统各区域间的互联协调能力,提出了一种基于目标级联分析(ATC)法的输电网结构优化模型。首先,利用母线撕裂法将电力系统解耦为多区域互联系统;其次,建立含可再生能源发电的输电网结构优化模型,在此基础上,进行多区域互联电力系统的统一分析和决策;再次,采用ATC法将模型分解为主问题和子问题进行并行计算,实现源网荷协同的输电网结构优化。最后,通过对IEEE 14节点及IEEE 118节点系统的测试分析,验证了所提模型可有效协调互联电网的运行,提高电力系统运行的经济性。

基于目标级联分析法的多微网主动配电系统自治优化经济调度

主动配电系统是未来配电网发展的趋势。随着电力体制改革不断深化,更多具有随机性的分布式电源以微网群形式并入配网;与此同时,各种售电主体在电力市场环境下的利益博弈,给传统的经济调度带来巨大挑战。为此,针对含多微网主动配电系统的分散自治特点,提出一种基于目标级联分析理论的优化调度模型和求解方法,基本思路为:依据利益主体的不同,以生产效益最优为目标,采用机会约束描述分布式电源出力、负荷预测误差等多种不确定性因素。在对配网与微网调度的精细化建模基础上,引入目标级联分析方法,将微网与配网作为不同利益主体,通过联络线功率等效为虚拟发电机与虚拟负荷实现配网与微网运行的解耦,并实现微网自治模型与配网优化模型的并行求解。基于改进的IEEE33节点系统和某实际配电网的算例表明,目标级联分析法应用于含多微网主动配电系统的动态经济调度是有效的,且计算效率和收敛性都能得到满足。

一种改进的目标级联多学科设计优化方法

在实际大规模复杂工程任务的处理中,因目标级联分析法(ATC)在初始设计变量的选择上具有一定随机性,增加了优化过程中变量协调的复杂度,导致解的质量欠佳。为此,提出一种改进的OLHD-SS-ATC方法。通过引入最优拉丁超立方设计方法选择合理的初始设计变量值,降低优化系统中变量之间协调的复杂度,并将模拟退火算法和序列二次规划算法分别应用到ATC方法的系统和子系统层次优化中,通过系统级和子系统级之间的循环优化,最终获得满足系统一致性约束条件的最优解。实验结果表明,该方法在齿轮减速器最小质量的优化中发挥了明显效果,在满足整体性约束的条件下找到了最优解,表明该方法对于解决复杂工程问题的有效性和可行性。

基于目标级联分析的输配电网黑启动分布式协同优化方法

协调优化大停电后输、配电网的恢复进程,充分发挥分布式电源的黑启动价值,可加快系统恢复速度,减小停电损失。考虑完整时间尺度下的黑启动过程,文中提出了一种输配电网黑启动分布式协同优化方法。首先,以最小化停电损失为目标建立了输配全局电网黑启动优化模型,利用经济手段量化黑启动方案的恢复效果。然后,基于目标级联分析将其分解为输电网黑启动优化子问题和各配电网黑启动优化子问题,子问题建模采用混合整数二次规划模型,计及了黑启动各时步电网不同元件的恢复操作。输、配电网控制中心仅需交换各时步的边界功率等少量信息就可进行分布式协调,进而得到输配协同的黑启动方案。最后,输配全局电网算例分析表明所提方法可有效协调输、配电网的恢复资源与进程,减小停电损失。

目标级联分析法在完全竞争发电市场迭代竞价机制中的应用

采用迭代竞价机制可以促进发电商经济、合理地上报电价和组织生产,同时能赋予购买者议价的能力,促使电力市场协调、高效地运作。但现有的迭代竞价方法主要采用按报价支付或按统一边际出清价进行结算的方式,很少采用按节点边际电价进行结算,并且可能出现迭代次数过多而难以应用的情况。为此,提出了一种基于目标级联分析理论的发电市场迭代竞价模型。将发电商与独立系统运营商作为不同的利益主体,分别以生产效益最优和购电成本最小为目标,通过发电功率进行联络以实现2个优化模型的解耦与并行求解。该模型考虑了网络约束的影响,能有效激励发电商上报其真实成本,有利于社会资源的优化配置。基于IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统的算例表明,目标级联分析法应用于完全竞争的发电市场迭代竞价机制可行,且收敛性和计算效率都能满足要求。

基于目标级联分析法的区域源网荷储系统日前运行优化

区域源网荷储协调系统是提高清洁能源占比、消纳分布式可再生能源的有效组织形式。由于系统中各类分布式可调度资源归属主体不同,在运行中平衡不同主体的利益是需要考虑的重要问题。分析区域源网荷储系统中包含的分布式可调度资源种类及其在不同视角下归属的主体,然后提出平衡不同主体利益的优化运行策略。基于此策略建立以供能成本最小和用电满意度最高为目标的双层优化模型,以能源供应商的供电量与用户用电需求量作为上下层模型的关联变量,并用目标级联分析法对关联变量进行迭代调整至供电量满足用电需求,获得满足不同目标的分布式资源折中运行计划。应用YALMIP建模工具在MATLAB平台上调用CPLEX求解器分别对模型进行并行求解。基于某区域源网荷储系统数据的算例表明,所建立的优化模型及其求解策略能够有效平衡不同利益主体的优化目标。

基于目标级联分析法的分布式主体可交易能源模型

可交易能源是一种价格引导交易和优化运行的机制,兼顾经济交易与系统优化运行,属于学科融合范畴的新概念。在分布式能源稳步增长和分布式发电市场化的背景下,面向分布式主体的可交易能源机制极具研究前景。为此,设计具体的可交易能源架构,实现分布式主体物理元素建模。随后,用目标级联分析法(ATC)理论实现经济交易与系统优化运行的结合,为ATC理论在系统优化运行中提供经济学视角。最后,通过算例分析验证了所提模型能够降低与电网的能量互动的同时兼顾主体运营收益,且能够提供多元的交易策略以及交易方式,形成多种利益分配结果。

基于目标级联分析的分布式协调风险调度模型

电力系统是一个复杂的非线性系统,多级调控系统的实现需要依靠安全有效的调度模型。为了实现更好的调控效果,减小系统发生故障的风险,同时考虑各个区域电网间的协调运行,在集中式风险调度模型的基础上构建了分布式协调风险调度模型。利用目标级联分析算法对整个过程进行了优化,将分级调控系统划分为主问题和子问题来进行计算,主问题是上级别调控系统的优化,负责对各区域电网进行协调,子问题是下级别的调控系统的优化,负责本区域电网的分析。通过主问题和子问题的相互配合,实现对整个电网的调控。为了验证本模型的有效性,在Matlab中搭建了相应的模型。通过与经济调度模型对比,证明了该模型的有效性和优越性。

基于目标级联分析法的多区域电力系统分散优化调度

针对多区域互联电力系统的经济调度问题,研究了一种基于目标级联分析法的分散优化求解方法。根据区域解耦原理,以直流潮流模型下的电压相角作为耦合变量,将多区域经济调度的集中优化模型解耦为分散优化模型。利用增广拉格朗日函数对各个区域的调度子问题进行分散优化,并根据耦合变量引入上层协调器,对各个区域的优化结果进行协调,具有较快的收敛速度和较高的计算精度。通过2区域6节点系统和数个IEEE多区域系统的算例分析,从多个角度验证了算法的有效性。

计及输配电网双向协同的有源配电网多目标分层主动优化

配电网中分布式电源渗透率不断提高,使得输电网与配电网之间的互济需求日益增强。针对输配协同框架内有源配电网(active distribution network,ADN)运行优化不能充分调度配置资源以满足区域自治需求的问题,提出了计及输配电网双向协同的有源配电网多目标分层主动优化模型。该模型以输配电网整体运行的经济性和安全性为目标,以联络线功率为耦合变量,通过机组组合调整输电网火电机组出力,并以配电网重构(distribution network reconfiguration,DNR)为主要策略配置拓扑结构,决策出支撑系统最优运行方式的调度策略。基于目标级联分析法(analytical target cascading,ATC)对输配双向协同的有源配电网多目标主、子问题进行解耦并分层求解。最后,以T6D2及T118D5测试系统为例验证了所提方法的有效性。结果表明,所构建模型能有效应对输配间的“双向流”现象,进一步提升系统全局的可再生能源消纳率,使输配电网整体获得最大经济效益。

基于目标级联法的动态零件族跨单元生产的单元调度研究

研究单元生产环境中零部件生产工艺不相同情况下动态零件族跨单元生产的单元调度问题。以最小化单元制造系统的总流程时间为目标,对各生产单元的重组零件族进行生产调度,采用分级调度算法对该问题进行研究。算法将调度过程分为三层,即时间决策层、分配决策层和路径决策层,以时间决策层为最终优化目标,通过将时间分解至分配决策层再至路径决策层,下层时间达到最优后反馈至上层,层层优化来实现对单元制造系统的有效管理。最后通过算例验证该算法在单元生产环境下,能够根据加工时间和加工数量动态、合理分配零件到各生产单元,形成动态零件族,并优化工件在各单元的加工路径,具有一定的合理性和有效性。

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。

考虑不确定性的配电网-多综合能源系统分布式协同规划

综合能源系统的多点并网加剧了配电网规划的“维数灾害”,提出兼顾多主体利益均衡性和分析计算高效性的配电网-多综合能源系统的分布式协同规划方法。以区间数刻画系统内的源-荷不确定性,构建计及多利益主体的配电网-多综合能源系统分布式协同规划框架;考虑多源联供的低碳清洁性、综合能源系统对配电网的支撑性和多能互补性,建立考虑奖惩碳交易机制的配电网-多综合能源系统双层规划模型;采用基于最大变差分析的目标级联分析法求解含有区间不确定性和多主体耦合性的规划模型。仿真结果表明,所提方法有效降低了配电网耦合综合能源系统的复杂度,提升了系统内各利益主体的均衡性。

面向大规模定制生产的e-陶制造单元标层解分析优化规划模型

e-制造单元规划是一个较为复杂的大型设计优化问题,全局优化性和算法复杂性的协调处理始终是解决该问题的重点和难点。通过深入分析e-制造单元的结构和特点,提出一种e-制造逻辑单元的双级式层次结构模型,并采用目标层解分析(ATC)方法建立一种e-制造逻辑单元协同规划模型以及相应的算法模型和解决方案。该模型针对大规模定制产品的制造问题,综合考虑各零件族在制造过程中的耦合关系,在零件聚类优化的基础上,实现e-制造单元的优化规划。通过深入细致的算法复杂度和收敛性分析,并结合具体的实例验证,论证该模型的合理性和有效性。

输配电网同时故障下基于多时段安德森加速的协同恢复策略

极端灾害会对输配电网造成不同程度的破坏,影响电力系统正常运行。在故障发生后,合理的恢复策略有利于快速恢复供电,减少停电损失。针对极端灾害造成输配电网同时多重故障的场景,提出一种可以统筹输配电网资源的基于多时段安德森加速的输配协同灾后恢复策略。以恢复过程中最小运行成本为目标函数,计及输电网的机组运行状态、故障修复顺序,并同时考虑配电网的灵活资源响应、故障修复顺序以及网架重构和孤岛划分策略,采用全并行目标级联分析法对模型进行求解。为了解决由网架拓扑变化带来的目标级联分析法内循环收敛性差的问题,将扩展到多时段的安德森加速法应用于求解过程。T30D2和T57D8算例表明,所提方法不仅可以有效降低灾后恢复过程中的失电损失,还可以显著提高计算速度,并且对于接入多个主动配电网的大规模网架有良好的适应性。

考虑分布式光伏不确定性的输配电系统供电能力评估

输电断面供电能力计算是保证电力系统安全运行的基本任务。近年来,为加速实现“双碳”目标,分布式光伏海量分散接入各配电系统中,而各个配电系统又与输电系统紧密互联,成为规模巨大的输配一体系统。因此,在计算输电系统中各断面的供电能力时,有必要考虑光伏发电大量接入带来的不确定性,并降低其计算负担。为此提出一种考虑分布式光伏不确定性的输配电系统供电能力的评估方法,建立含分布式光伏的输配电系统供电能力计算模型,针对输配电系统规模大、约束复杂的特点,提出一种基于目标级联分析法的分布式求解算法,实现输配电系统解耦及上下层优化问题的并行独立求解。此外,在求解下层配电系统优化子问题时,采用列与约束生成算法将其分解后进行求解。所提方法既考虑了分布式光伏的不确定性,确保了配电系统的安全运行,还可以保持输电系统和配电系统之间的独立性。

含多种灵活性资源的综合能源系统低碳优化调度

针对含多园区的综合能源系统(IES)所面临的灵活性和低碳性不足的问题,提出考虑多种灵活性资源的综合能源分布式低碳经济调度模型.分析系统的灵活性需求,提出IES灵活性裕度约束,并构建包含碳捕集电厂在内的多种灵活性资源模型,充分利用碳捕集电厂的灵活运行模式.引入阶梯式碳交易,建立综合能源系统双层调度模型.模型上层以能源供应商供能成本最小为目标,下层以由能量枢纽(EH)组成的能源运营商运行成本最小为目标.针对多主体运营特性,利用目标级联分析法进行求解,实现能源供应商和能源服务商上下层协同调度.通过由IEEE30节点电网、比利时20节点气网和多个能量枢纽组成的算例,验证所提模型对提升系统灵活性和低碳性的积极作用.

基于目标级联分析法的台区源网荷储多元协调控制技术

分布式能源入网转变了电力系统的运行方式,使其从电源追踪负荷模式向源网荷储运行模式转变,在一定程度上增加了电力系统的波动性和不确定性。为保证电力系统的多能源安全调度和能量管理,研究基于目标级联分析法的台区源网荷储多元协调控制技术。考虑台区源网荷储配电网的互动模式,在单独约束条件下确定其能量转换枢纽,构建台区源网荷储运行可调模型。将台区源网荷储划分为火电机组和送电联络线以及储能电站三个部分,按照混合规划理论表示各机组的出力与运行状态,计算各个机组的协调控制系数。基于目标级联分析法设定控制参量分解流程,引入目标函数对各相进行独立求解,实现台区源网荷储的多元协调控制,完成方法设计。实验以某省配网为测试对象,分别连接3组不同类型的微网结构,对其运行负荷进行协调管理,在本方法应用下能够实现不同微网的负荷控制,保证其安全稳定运行,具有应用价值。