光储系统并网动态容量规划及运行优化研究

针对电网中光储系统的容量规划问题,提出了一种考虑电网常规机组运行特性的光储系统并网动态容量规划模型。采用双层模型方法,上层规划以项目投资期间的光储系统、电网常规机组总成本为目标,通过灰狼算法求解,得到光储系统容量配置方案,作为下层模型的输入;下层优化以光储并网后的日运行成本最低为目标,通过MATLAB调用Cplex的分支定界算法求解,得到光伏、蓄电池、电网常规机组调度方案,作为上层模型的输入。上下层循环迭代,直至满足收敛条件,实现光储系统容量的动态规划。最后通过具体算例验证了模型的合理性。算例仿真结果表明,该方法兼顾了电网常规机组能耗,得到了经济性最优的光储系统容量配置方案以及光储并网运行调度策略,从而降低电网的发电成本,提升环境效益。

考虑柔性负荷整形的含源配电线路升级与开关配置综合优化

针对高比例分布式光伏接入造成配电线路重过载的问题,提出一种基于时序互补线路互联和柔性负荷整形的配电线路升级与开关配置综合优化方法。考虑柔性负荷功率调节意愿、线路负载率与功率反送约束,提出柔性负荷整形潜力和线路分段整形需求计算方法。以此为基础,建立了考虑柔性负荷整形的含源配电线路升级与开关配置综合优化双层模型。其中,上层模型以配电线路年规划成本最低、线路段净负荷功率和柔性资源均衡为目标进行线路选型和开关配置,下层模型以线路年运行成本最低为目标进行网络重构和负荷曲线整形,通过上、下层模型交互迭代获得互联线路改造优化方案。上、下层模型分别采用非支配排序遗传算法、二阶锥与大M法进行求解。算例仿真结果表明,所提方法可以提高互联线路资产利用率、规划方案的经济性和可靠性,对互联线路进行柔性负荷整形有利于突破线路负载率50%的限制。

突发公共卫生事件下捐赠医疗物资的应急配送研究

在重大公共卫生事件发生后,如何保证捐赠的应急医疗物资能够合理、快速配送到各救援点,成为抢险救灾工作的重要前提。在考虑突发公共卫生事件下应急医疗物资配送“多供应端、多需求端”特征的基础上,以最早应急开始时间为上层目标,以配送成本最小为下层目标,建立了一个双层目标的应急医疗物资配送规划模型,利用分层序列法对该模型进行求解。结合武汉市在新冠疫情下接收捐赠应急医疗物资的配送方案进行算例分析,验证该模型和算法的有效性。

抽水蓄能与风电、光伏联合发电系统容量配置研究

为促进新能源消纳和风光蓄多能互补新能源基地建设,解决抽水蓄能与新能源合理容量配置问题,深入分析风电、太阳能开发条件及规模,在抽水蓄能电站装机规模、风光规模、新能源直接上网容量均未确定的情况下,构建联合互补运行双层嵌套规划模型,并提出了求解流程。上层模型以风光蓄多能互补新能源基地规模最大为原则,确定系统抽水蓄能电站与风电、光伏容量配置方案,下层模型以联合发电出力波动性最小为目标,旨在输出一个尽量平稳的外送出力过程,以尽量提高电网安全可靠性,解决风光间歇性电源并网带来的不稳定、调峰调频难度大、限电等问题。以日喀则市新能源和湘河抽水蓄能电站为例进行模拟计算分析,验证模型与算法的有效性。研究结果表明:所构建的双层嵌套规划模型可以科学地提出湘河抽水蓄能电站装机容量1800 MW、新能源开发规模5700 MW(风电2000 MW、光伏3700 MW)的容量配置方案,并能够改善风电、光伏并网条件实现电力稳定送出。

考虑多编组的城轨列车跨线运营开行方案研究

随着城市轨道交通网络化进程不断加快,传统的单线独立运营模式已经难以满足乘客多样化的出行需求,以跨线运营为代表的网络化运营模式成为城市轨道交通的发展趋势。为不断提升跨线运营的服务水平,针对在跨线运营模式下因列车服务水平不同导致的运能利用不均、跨线列车和非跨线列车满载率差异过大的问题,构建考虑多编组的城轨列车跨线运营开行方案双层规划模型。上层模型在考虑乘客对跨线列车选择偏好的基础上,以乘客出行时间节省量和企业运营收益最大为目标,以列车开行频率和跨线列车折返站为决策变量;下层模型以跨线列车与非跨线列车间满载率均衡为目标,以列车编组数为决策变量。设计“内罚函数+枚举法”并利用MATLAB编程求解最优列车开行方案。算例结果表明:在“多编组、跨线运营”下,上、下行方向跨线列车与非跨线列车平均满载率之差分别减少7.3%和28.1%,列车满载率均衡性优化率为52.1%,跨线列车的最大满载率从120%降为114%。上述结果说明“多编组、跨线运营”可提高列车间满载率均衡性,使得运能利用更加均衡,缓解跨线列车超载现象,提高乘客的乘车体验。

电-碳耦合市场环境下可再生能源投资规划优化方法

中国面临着可再生能源高速发展和电力市场改革、碳市场建设稳步推进的多重机遇,市场化机制将科学引导可再生能源合理规划与有效投资。电力市场和碳市场虽分开运营,两者的出清结果却紧密耦合,且共同影响市场主体的运营与投资模型。在电-碳耦合市场的背景下,文中提出了一种最大化可再生能源接入容量并保障其投资成本回收的可再生能源投资规划双层优化模型。首先,基于动态碳排放特性推导了常规机组的电-碳耦合报价,提出了考虑碳配额交易影响的电力现货市场机制。然后,在“投资-运行”框架下建立了可再生能源投资规划双层优化模型:上层在能收回投资成本的前提下,最大化可再生能源的投资容量并对其进行定容和选址决策;下层分别模拟电力现货市场和国家核证自愿减排量市场的出清过程,以向上层模型的可再生能源发电商投资决策提供相应的价格信号。通过下层问题最优性条件和线性化方法,将双层优化模型转化为混合整数线性规划进行求解。最后,通过仿真算例验证了所提方法有效性,并探索了碳市场交易、网络容量与储能等不同因素对可再生能源最优投资容量的影响。

汽车行业双积分政策和碳交易的衔接优化——双层规划模型

随着中国双碳战略的推进,越来越多的学者和专家呼吁将双积分政策转变为碳交易机制,以更好地发挥汽车行业在碳减排方面的潜力。然而,关于这两种政策之间的衔接时间问题,学术界存在不同的观点和争议。为此,本文构建了一个双层规划模型,以探究政府政策与汽车制造商的生产和研发决策之间的相互关系,并研究碳交易引入时间和碳配额的最佳决策。研究结果表明,考虑到碳价和积分之间的价格差异,目前并非最佳时机来衔接这两种政策。值得注意的是,新能源汽车和传统燃油汽车的单车碳排放量减少对于碳交易引入时间存在相反的影响。此外,通过比较新能源汽车的利润和碳价格对于碳交易引入时机的影响,我们发现前者对于汽车行业采用碳交易机制的影响更为显著。

基于深度强化学习的无人机线路及航迹协同规划

为优化物流无人机(UAV)的配送线路以及航迹协同规划,在地理信息系统(GIS)栅格化基础上,考虑调度中心、客户和地面遮蔽物的位置空间分布,以及它们的坠落代价差异,提出一种UAV配送线路以及航迹协同规划的双层规划模型;根据问题特征,设计一种基于深度强化学习(DRL)的2阶段混合算法,在第1阶段利用DRL算法生成多架UAV访问客户顺序的配送线路,再将A*算法嵌入其中,据此在第2阶段搜索每架UAV的可行最短航迹;结合算例,给出最佳UAV配送线路及其航迹方案,分析参数的变化对模型的影响,并与传统智能算法比较,验证所提模型的科学性和有效性。结果表明:对于6 km×6 km区域内30客户点规模的算例,设置人机的坠落代价阈值为1.4时,完成配送任务需要5架UAV,总飞行里程52.5 km;与多种传统智能算法相比,求解时间从少到多依次排名为DRL、遗传算法(GA)、差分进化算法(DE)和粒子群算法(PSO),在大规模算例上,DRL的规划结果UAV运行成本更低,其平均解和最差解远优于智能算法。

考虑网架动态重构的主动配电网双层扩展规划

为研究主动配电网控制技术应用下的扩展规划问题,在考虑主动配电网灵活运行的网架结构的基础上,建立主动配电网扩展规划双层模型。首先,研究考虑网架动态重构的主动配电网扩展规划的主要流程框架,并据此构建主动配电网双层扩展规划的数学模型,模型中规划层以配电网年综合费用最低为目标,运行层以分布式电源消纳量最大为目标。将配电网网架结构动态重构对配电网运行的影响转化为运行层模型,模拟和量化其对规划阶段工作的影响。其次,模型求解过程中,基于图论＂避圈法＂改进配电网的网架编码,提高可行解的生成概率。利用遗传算法和十进制整数粒子群算法双层嵌套的形式,对模型进行求解。最后,以配电网为算例验证了所建模型的合理性和有效性。

基于分层分区的配电网差异化节能规划方法研究

针对配电网节能规划的差异化和系统化问题,提出了一种考虑投资成本和节能效益的分层分区规划模型。上层规划在规定降损目标和总投资成本约束下,实现改造线路的优选及其投资金额的分配。下层规划模型以线路总支出费用最小为目标,满足各种运行约束和改造安装约束,生成节能改造优化组合方案。采用了线损预测和前推回代潮流计算相结合的混合算法对所提模型进行求解。实际对比某市节能技术改造方案的制定结果,验证了所提差异化节能规划方法的合理性和实用性。

基于栅格模型及双层规划的无人机三维协同轮流攻击航迹规划

为求解无人机群协同轮流攻击航迹规划,采用栅格模型法将飞行环境划分为大小相同的长方形空间,该方法不受威胁类型限制,栅格大小可任意选取,规划精度高,自主性强。采用双层规划法求解无人机协同轮流攻击航迹规划,将其分为航迹规划层及协同规划层,并给出求解步骤。实例仿真测试结果表明,该方法能准确生成符合时空协同要求的航迹,耗时短、鲁棒性强,且可满足实时性要求,表明该规划方法有效可行。

城市配送末端节点布局双层规划模型及算法

在对上海城市配送末端节点现状调查分析的基础上建立了城市配送末端节点布局双层规划模型,其中,上层规划模型从规划者的角度使整个系统最优,下层规划模型从客户的角度综合考虑末端节点到客户距离、末端节点的服务价格和服务质量等3个方面主要因素使客户系统最优.利用反应函数设计了启发式求解算法.将上海徐家汇街道作为研究区域进行实例分析,结果表明:模型及算法能解决城市配送末端节点布局问题.

基于热网-电网综合潮流的用户侧微型能源站及接入网络优化规划

提出一种考虑热网-电网综合潮流的用户侧综合能源系统的规划方法。考虑经济、节能、环保等因素,建立含风机、光伏、储能、微型燃气轮机及燃气锅炉的微型能源站二层规划模型。上层规划目标函数为年费用最小,优化变量为微型能源站安装位置、容量及接入网络;下层规划考虑储能与微型燃气轮机的优化调度,规划目标包含一次能源节约率、可控分布式能源运行费及网损费用。基于热电耦合,提出热网-电网综合潮流计算方法与流程。采用改进遗传算法和粒子群优化算法对模型进行求解。某用户侧综合能源系统算例验证了所提模型和方法的有效性。

多方式弹性需求下公交定价双层规划模型

为描述多方式城市交通网络下公交定价与出行选择行为的相互作用与影响,将出行方式选择与路径选择涵盖于同一网络,建立了上层模型分别以企业利润最大化、乘客出行成本最小化和社会福利最大化为目标函数,下层模型为多方式弹性需求随机用户配流模型的公交定价双层规划模型。运用改进遗传算法对模型整体进行求解,下层模型采用综合对角化算法和MSA算法的组合求解算法。最后,设计了一个算例以说明模型应用。结果表明:运用双层规划模型所确定的公交票价较传统静态票价可使政府、企业及出行者三方都获得更高收益,且上层模型以社会福利最大化为目标函数能代表社会群体中多数人利益,优化效果最为理想。

考虑联络线传输功率的双层分区多目标输电网规划

为提高区域电网联络线的输电能力,最大范围优化资源分配,建立考虑经济性、可靠性指标的基于电网分区的双层多目标输电网规划模型。上层规划模型对全网采用线路建设成本最小、联络线传输功率最大和最小切负荷量作为优化目标进行网络优化,搜索到的优化方案传递给下层规划模型。下层规划在此方案基础上,以最大负荷供应能力指标指导受端电网规划并突出其受电和负荷增长特性;得到的规划方案再次传递到上层模型,由此反复交替进行直至获取满意的优化方案。提出应用粗糙集理论优势类函数和劣势类函数评价各子目标备选方案的相对排序指标,得到综合评价值进行多目标优化方案选择。46和77节点系统算例验证了该模型和方法的有效性。

考虑削峰填谷的配电网集中型充电站选址定容规划

采用电池租赁和建立集中型充电站是电动汽车产业具有竞争力的发展模式。根据规划区各类型电动汽车日行驶距离概率分布,建立了电动汽车日换电需求模型。以此为基础,将集中型充电站的规划与配电网调度相结合,建立了考虑削峰填谷作用的集中型充电站选址定容二层规划模型。利用改进遗传算法与自适应粒子群相结合的混合智能算法进行求解,并将加权伏罗诺伊图应用于集中型充电站服务区域的划分,实现了集中型充电站负载率的均衡。通过仿真算例验证了所提模型和方法的有效性和可行性。

基于超级交通网络的换乘枢纽空间布局优化

利用交通规划理论与超级交通网络,优化城市交通换乘枢纽的数量、空间位置以及规模.依据样本城市的超级交通网络和OD出行矩阵,建立换乘枢纽选址的双层规划模型.上层模型追求交通系统社会效益最大和换乘枢纽建设费用最小,下层模型是超级交通网络上全方式OD交通量的用户平衡分配模型.通过引入改进的禁忌搜索算法实现上下层模型之间的循环反馈.

基于最远站法则的列车编组计划优化双层规划模型

根据铁路现场车流组织的实际特点,构建基于最远站法则的列车编组计划优化双层规划模型。上层规划模型以车流组织总成本最小为目标函数,以车流组织方案的唯一性、技术站的改编能力、调车线的数量等为约束条件,确定列车编组去向的开行方案。下层规划模型以车流改编距离最远为目标函数,以站点出入流量平衡为约束条件,按照最远站法则确定车流改编接续方案。采用模拟退火算法对双层规划模型进行求解,得到了符合最远站法则的列车编组计划优化方案。通过案例的计算结果验证了模型和算法的有效性。

基于运输组织模式导向的旅客列车开行方案模型研究

提出基于运输组织模式为导向的旅客列车开行方案与客流分配的双层规划模型,上层模型为优化高速线、既有线和城际线的旅客列车开行方案的模型,以区间通过能力及运输组织模式等为约束条件,体现以既有线、高速线和城际线为铁路系统的一体化优化.下层模型为客流分配模型,对多类旅客的选择行为分析的基础上,以旅客出行效益最大化为目标,体现旅客列车与开行方案之间的动态选择关系.

市域公路网布局优化模型研究

针对市域公路网布局的特点和要求,对传统的市域公路网布局单目标优化模型进行了扩展,通过将连续变量离散化和引入双层规划方法,建立了市域公路网布局优化双层规划模型,并将模拟退火算法应用于模型的求解,采用Visual Basic6.0语言开发了相应的算法程序,该算法尤其适合求解大规模路网优化问题。应用示例表明了所建模型及算法的可行性。