基于节点可靠性重要度评估的配网侧储能鲁棒规划方法

面向可靠性提升,提出基于节点可靠性重要度评估的配网储能规划方法。综合源-荷关系、节点负荷及供能关键性等要素,提出基于供电可靠性的节点重要度快速评估算法,形成储能接入候选节点集,构建基于2阶段鲁棒优化的储能规划模型。考虑配电网故障不确定性,采用“N-k”不确定集来表征断线故障场景,并在最差故障场景与重要节点集约束作用下实现系统整体失负荷电量的最小化;针对不同故障假设,提出2类3层优化求解策略,支撑鲁棒储能规划模型的高效求解。西藏某地区实际配电网的算例结果表明,所提方法能够准确辨识对供电可靠性提升起到关键作用的节点,并给出具有强风险承受力的储能配置方案。相较2种对比方法,所提储能规划方法的可靠性收益更高。

具有相同机组水火电调度问题的新算法

对Lagrangian松弛法求解水火电调度问题时由相同机组引起解震荡现象进行了研究。通过一个例子分析了震荡产生的根本原因。对此 ,在松弛函数中引入了惩罚项并采用了伪次梯度法来修正乘子。新算法在求解低层子问题时并不同时求解 ,使震荡现象在很大程度上得以克服 ,同时可大幅度地降低偶解对约束的违反程度。通过简单的例子和对一个包含两组相同机组的短期发电调度问题的计算表明 ,对偶解的约束违反程度明显地降低 ,解震荡明显地减弱且最后可行解的质量有显著的改善。

非预期性与全场景可行性:应对负荷与可再生能源不确定性的现状、挑战与未来

含可再生能源的电力系统优化调度是一个典型的多阶段随机优化问题。近年来,国内外学者已开始认识到非预期性及全场景可行性是必须满足的2个重要性质,直接影响调度结果是否可行。目前,已有一些行之有效的安全约束机组组合方法,可以满足火电与风电相配合时调度计划的非预期性及全场景可行性。然而,梯级水电系统、储能系统等与不确定性可再生能源、不确定性负荷相配合时,同样存在非预期性及全场景可行性难题,目前尚无有效解决方案。该文通过一个简单调度算例,解释了非预期性及全场景可行性的含义,并阐述其对于可再生能源消纳的重要意义。同时,分析火电机组、储能系统、梯级水电调度决策中非预期性和全场景可行性的不同特点,指出目前亟待研究的一系列科学问题。最后,指出非预期性及全场景可行性对电力系统现有调度方式及"备用"等传统概念的冲击,并设想了未来可能的调度计划编制方式。综合全文,可得到这样的结论:为应对可再生能源与负荷的不确定性,建立满足非预期性和全场景可行性的新一代调度模型和方法,不仅是可能的,也是必须的,在此过程中涉及到的一系列科学和技术难题有待于解决和克服。

具有混合动态约束的生产系统优化调度新算法

研究具有混合动态约束的生产系统优化调度问题.在Lagrange松弛法框架下,求解包含混合动态约束的子问题仍然十分复杂,许多算法只能求得子问题的近似解,降低了Lagrange松弛法的有效性.文中提出了一种新的离散状态定义方法,解除了子问题中离散决策变量与连续决策变量的耦合,在此基础上结合动态规划思想,提出了一种新算法,在保证整体最优性的前提下,可以同时对离散和连续状态分别寻优.对算法复杂性进行了初步分析,新算法效率高且可以得到子问题的精确解.电力系统调度问题的数值算例验证了新算法的有效性.

需求侧响应对降低发电成本的效益估计(英文)

实施分时电价的重要目的之一是鼓励用户调整其用电模式,即做出负荷响应。由此希望诱导出更为合理的系统总负荷曲线,即使得电力生产中的总发电成本、煤耗及排放量更小。在实施分时电价前对这种潜在效益做出某种估计,找到最满意的总负荷曲线,对于制定合理的电价至关重要。为此,对负荷响应导致的发电成本降低效益提出了一种估计方法。该方法基于求解一种特殊形式的安全约束机组组合问题而实现,同时也得到了使总发电成本最低的最优系统总负荷曲线。有关数值试验结果验证了方法的有效性。由于电价曲线与负荷曲线之间的密切联系,所以该方法可以为制定合理的电力定价策略提供参考。

发电竞价曲线的特征研究

在电力市场中,发电商在竞价时间内可多次调整自己的竞价曲线以获取更大的利润。文章从发电商的角度出发,研究了合适的竞价曲线应具备的特征,即竞价曲线的每个分点处的发电边际成本介于相邻2段报价之间;每段的报价要大于该段端点处的比耗。有关结论在调整竞价曲线时可为发电商提供参考。

发电机组旋转备用宽度的概念、性质及应用(一):概念和基本性质（英文）

该文是两篇系列论文中的第1篇,提出发电机组旋转备用宽度(spinning reserve width,SRW)的概念。SRW被定义为机组提供的正、负旋转备用之和的最大值,由机组其他参数容易计算出SRW。基于SRW概念,对于同时考虑系统正、负旋转备用约束的经济调度问题,提出一组解析的可行性判定充要条件。因此,经济调度问题的可行性可以通过直接检验这组解析条件来判定而无需通过求解一个线性规划问题来判定。这组解析条件对于同时考虑系统正、负旋转备用约束的机组组合问题求解具有重要意义,相关应用将在系列论文中的第2篇中介绍。

一类交易中的竞标策略问题

在某些商品交易市场中 ,成交额及价格完全由买卖双方提出的竞标曲线的交点决定。买方经常面临的一个问题就是在不知道卖方策略的前提下 ,如何制订自己的竞标策略 ,使得能以合适的价格购进一定数量的商品。对此问题建立了数学模型 ,从模型出发分析了合适的买方策略应具备的特征。

发电机组旋转备用宽度的概念、性质及应用(二):在具有正负旋转备用约束机组组合中的应用（英文）

该文是两篇系列论文中的第2篇,论述在第1篇中提出的机组旋转备用宽度概念在具有正、负旋转备用约束机组组合问题求解中的应用。正、负旋转备用约束是系统接入大规模出力高不确定性电源后,机组组合问题中常见的重要系统约束,该文提出此类问题可行解的解析充分必要条件。该条件由与机组启停状态有关的5个线性不等式组成,不等式中包含了机组旋转备用宽度在内的若干参数。这组充分必要条件可作为有效不等式使用,数值测试发现,将该组不等式加入原始机组组合模型后,求解机组组合问题的商业优化软件包的计算效率可明显提高,同时发现该可行性条件提供了一种判定机组组合解鲁棒性的高效途径,可直接用于基于多场景的机组组合随机规划模型中。

中心极限定理教学中的一个问题

指出并分析了目前国内概率论教材中中心极限定理部分存在的一个问题.

水火电联合短期调度的混合整数规划方法

针对大型水火电联合系统的短期优调度问题,建立考虑直流网络安全约束与排污约束的水火电联合调度模型。在考虑梯级水库的非线性水电转换关系、水电机组的不连续出力区间、水流延迟等因素的基础上,提出将非线性因素线性化的合理途径,将该安全约束机组组合问题转换为线性混合整数规划问题,应用混合整数规划软件包对西北电网的实际算例进行了测试。结果表明,所提出的模型能有效地处理大型水火电联合系统中的各种复杂约束,采用的线性化方法可以显著降低求解复杂性,求解结果表明,采用该方案较采用常规方案可以减少约1.5%的发电成本。

考虑传输安全裕度的电力系统发电经济调度

对于考虑不确定性风电等新能源接入的电力系统调度,合理的潮流分布对降低线路过载风险、提高经济调度的鲁棒性具有重要意义。为此,提出传输安全裕度和备用可用性的概念,并建立考虑传输安全裕度的经济调度模型,通过引入合理的成本约束,保证运行成本与传统调度时相比不会显著增加。从传输安全裕度、备用可用性、安全裕度与运行成本的关系3个方面进行数值测试,验证方法的有效性。结果表明,该方法可提高传统调度中阻塞或重载线路的安全裕度,有效避免因线路传输容量限制而导致的备用不足问题,从而提高调度计划应对不确定性扰动的能力,因此该模型可获得安全性和经济性更好的平衡。

基于因子隐马尔可夫模型的负荷分解方法及灵敏度分析

负荷分解是智能电网的关键技术,对负荷预测、需求侧管理及电网安全有重要意义。传统负荷分解方法的准确率受限于负荷特征的维度、采样频率和负荷的稳定性。文中提出了基于因子隐马尔可夫模型的负荷分解方法,利用该模型对负荷进行建模,对Viterbi算法进行了扩展并求解负荷状态,进而基于整数规划实现对总负荷的最优分配。该方法对负荷数据的稳定性和采样频率不敏感,可适用于家居和工业电力用户。同时,深入研究了Viterbi算法求解最优状态与观测扰动之间的影响关系,并进一步得到最优状态对于当前观测的允许扰动范围,这对负荷分解最优状态的可靠性评估有重要意义。

高耗能企业关口平衡优化调度及其输出功率控制方式

许多高耗能企业拥有自备发电厂。通过对自备电厂自调度实现发、用电自平衡对企业用电的经济性与区域电网的安全性都具有重要意义。由于发电机组的爬坡能力受限,不可能每个时间段起点突变,所以目前广泛采用的离散时间模型可能导致调度计划无法操作实现。为此,针对高耗能企业建立含积分约束的关口平衡模型。通过分析任意调度时段起点与终点时刻机组输出功率、机组爬坡率和该时段期望能量输出之间的关系,将含积分约束的关口平衡模型转化为一个混合整数规划模型。进而,基于最优控制理论中的极小值原理,给出一种安全经济的机组输出功率控制方式。以某具有自备电厂的大型钢铁企业发用电平衡为例进行数值求解,结果验证了模型及其控制方式的有效性。

具有爬升约束机组组合的充分必要条件

在Lagrangian松弛框架下,很难确定机组组合问题的一个可行解是否可通过调整对偶机组组合而获得。对于具有爬升约束的机组组合调度问题来说,由于机组出力在连续的2个开机区间的耦合性,求解可行解就更困难。在Lagrangian松弛框架下,开发1个机组组合新方法的核心是如何获得1个可行的机组组合。文中采用Benders分解可行性条件严格证明了在给定时段,机组组合可行的充分必要条件:即在该时段一个相应于系统负载平衡约束和旋转备用约束的不等式组成立。该条件不需要求解经济分配问题,就可以判定机组组合的可行性。有了此条件,可在发电功率经济分配前知道机组组合是否可行,若不可行,则可通过调整机组组合状态而获得可行的组合。该条件对于构造一个求解机组组合问题的系统方法是重要且有效的。数值测试表明该条件是判定机组组合可行性的有效方法。

大型用电企业关口平衡问题研究

提高大型用电企业自备电厂的电能管理水平,减少企业用电对地区电网的污染,可降低生产成本,对企业的投资与决策具有重要意义。该文将关口平衡作为大型用电企业电力系统优化调度的主要目标,建立企业的发电、用电系统关口平衡模型;提出每个考核周期满足关口平衡的充要条件;基于该条件设计动态规划求解算法。该算法将关口平衡模型这样一个大规模整数规划问题转换为多个小规模的整数规划问题,提高计算效率;该算法可灵活求解具有多解特性的关口平衡问题,为大型用电企业从中挑选出一个性能更好的解提供基础。应用某大型钢铁企业实际数据进行测试,结果表明该算法的有效性。

基于风电消纳能力评估的安全约束经济调度方法

由于风电出力的高不确定性,大规模风电并网改变了现有的电源结构,使电力系统的安全稳定运行面临巨大挑战。准确评估次日各时段风电消纳能力对于合理制定日前调度计划具有重要意义。基于场景分析方法建立了单个风电接入点的含风电日前经济调度模型,提出了综合考虑负荷需求、备用需求、机组参数以及线路传输容量的电网风电消纳能力评估方法。通过求解混合整数线性规划模型得到综合考虑鲁棒性和经济性的评估结果,可为制定调度计划提供依据。基于IEEE 24节点系统的算例测试验证了所提方法的有效性。

电力市场结算规则对交易结果的影响

电力市场环境下,结算规则会直接影响最后交易的结果,从而对发电资源的配置产生直接影响。文中比较了按照电网统一边际电价结算和按照电厂机组实际报价结算的2种结算规则对电力市场的影响,讨论了在不同报价曲线下的2种结算规则的交易结果,并得到了按照机组实际报价结算方式下的总购电费用较小的结论。

考虑负荷及煤气量不确定性的企业微电网自发电调度模型

合理地制定企业微电网自备电厂机组出力及煤气消耗计划,对降低企业发用电成本,减少环境污染有着非常重要的意义。以企业微电网发用电成本最小化为目标,采用情景树来描述用电负荷及煤气量的不确定性,建立企业微电网自发电调度随机优化模型。该模型中存在安全约束,采用盒式不确定集合描述该安全约束;为避免盒式集合安全约束过于保守的特性,利用椭圆集合替代盒式集合,通过调节风险系数,改变决策的保守特性;给出煤气柜位状态转移图,将安全约束等价转化为线性约束进行求解。应用某大型钢铁企业实际数据进行测试,结果表明:在电网负荷谷时段,企业以电网购电为主;在用电高峰时段,企业以自发电为主;用椭圆集合替代盒式集合,通过调节风险系数能有效避免决策的保守性。

考虑水头影响的梯级水电站群短期优化调度

在梯级水电站群调度模型中恰当表述离散运行区间约束以及水头影响并在求解算法中有效处理这些因素是梯级水电站群调度中面临的挑战。文中通过将水头离散化,设定多维0-1状态变量及相关约束,建立了一个梯级水电系统短期调度的线性混合整数规划模型,能够综合考虑水头影响、不连续运行区间等约束。模型采用CPLEX软件包求解,对一个包含3个梯级水库、12台机组的梯级水电系统进行了测试,结果表明所提出的建模方法是有效的,能灵活处理受水头影响的水库群水电站短期调度中的多种复杂因素。