发电机出力成本与负荷裕度置换度指标的NBI求解方法

在多目标优化中,帕累托前沿解集提供了目标函数之间非常有价值的妥协信息,是运行人员进行决策的基础,而NBI(normal boundary intersection)法是均匀产生帕累托前沿解集的有效方法。文中将NBI法引入有功出力优化中,并推导了基于NBI法的置换度指标求解表达式。该表达式可以直观地反映发电机出力成本与安全裕度之间的置换关系,为决策者确定优化方案提供参考依据。算例仿真结果说明了该方法的有效性。

考虑柔性负荷的多目标安全约束机组组合优化模型及求解

以系统的经济成本和CO2排放量最小为优化目标,兼顾发电侧与需求侧柔性负荷的双侧协调配合,建立了考虑柔性负荷的多目标安全约束机组组合优化模型。针对传统法线边界交叉(normal boundary intersection,NBI)法求解上述模型时出现的混合整数二次规划和混合整数二次约束问题,提出了引入分段线性化策略的NBI法,在保证计算精度的同时,大大提高了求解效率。对一个10机24时段算例进行了仿真计算,一方面证明了所提算法的有效性,另一方面表明柔性负荷调度有利于提高系统的经济性,降低系统的碳排放量;同时,需求侧柔性负荷的参与对减小负荷峰谷差、缓解负荷高峰期用电压力具有重要作用,并促进了风电的进一步消纳,有助于清洁能源的利用。

含风电场和抽水蓄能电站的多目标安全约束动态优化调度

建立含风电场和抽水蓄能电站的电力系统动态优化调度模型,以总燃料耗量、污染气体排放量和购电费用最小为目标,并考虑基态和N-1条件下的网络安全约束和抽水蓄能机组的运行调度约束。引入满足互补条件的两个连续变量发电功率和抽水功率来描述抽水蓄能机组的运行特性,避免引入离散变量,并通过对抽水蓄能机组各个时段的工况约束的累加来减少不等式约束个数。并采用"校验—添加—再校验—再添加"的思想处理N-1安全约束,提高了求解效率。采用法线边界交叉法(normal boundary intersection,NBI)和内点法求解多目标优化问题获得均匀分布的Pareto最优解集。某省级167机2299节点系统的计算结果表明,所提出的方法能够综合考虑发电计划在安全性、经济性和环保性之间的最优折中,并发挥抽水蓄能电站削峰填谷和应对风电场出力随机性的作用。

太阳能光热与风力发电协调优化控制研究

太阳能光热发电和风力发电的输出功率存在较大的随机性和波动性,考虑两者在时间上的输出功率互补性,充分利用光热发电的储热装置可形成光热和风能联合运行发电系统。提出了一种太阳能光热与风能互补发电的功率协调控制策略,从运行机理入手,在传统光热电站运行约束的基础上,提出简化后具有良好适应性的优化模型。根据联合系统输出功率波动方差最小和联合系统并网效益最大化构建多目标函数,采用法线边界交叉法的多目标优化协调控制光热发电和风力发电的输出功率。最后利用Matlab软件对所提模型及协调控制策略进行了仿真验证,结果表明,提出的优化策略可提高太阳能光热和风能的利用率和减小并网功率的波动,同时增加了光热风能联合发电系统经的济效益。

基于抗冲击波响应的新型蜂窝夹层结构多目标优化设计

为提高某军用车辆底部防护结构对爆炸冲击波的防护性能,针对其V型底部结构,提出了一种新型蜂窝夹层结构.以降低质量、受冲击载荷后的变形挠度、加速度、增加铝蜂窝材料吸能为目标响应,设置结构中各部件的厚度、几何形状为设计变量建立多目标优化模型.结合实验设计和方差分析方法对设计变量进行参数筛选并建立优化模型的响应面;通过多目标遗传算法对响应面进行求解,得到了该优化问题的Pareto解集,从而指导该车辆底部结构改进设计;在Pareto解集的基础上使用标准边界交叉法和L2准则得到了一个理想解.仿真结果表明,优化后的新型蜂窝夹层结构较V型底部结构而言,其防护性能有明显改善,并且能大大提高防护车辆的离地间隙,这对抗爆炸结构的工程设计具有一定指导意义,且具有很大的实用价值.

基于安全低碳的发电权交易优化

为提高发电权交易系统的环保性和安全性,提出包含碳排放量和负荷裕度的发电权交易双目标优化模型,采用NBI法对模型进行求解,绘制Pareto曲线;计算碳排放量与负荷裕度的置换度指标,直观地反映两者之间的置换关系,为决策者提供判断依据,并利用IEEE30、IEEE118系统验证了模型的有效性及正确性。结果表明,该模型可为决策者确定系统的交易方案及机组的发电计划提供依据。

改进正交边界交叉算法及其在高频电磁场逆问题中的应用

针对高频电磁场逆问题分析复杂、求解缓慢等现有问题,以给定方向增益最大化,同时副瓣电平最小化为目标,建立10个同性线性点源天线阵模型,并提出一种改进的正交边界交叉(normal boundary intersection,NBI)算法。为克服原NBI算法收敛速度慢、一次运行只得到一个Pareto解等固有缺陷,该文将理想平面分化为若干子区域,将每个种群个体投影到理想平面上,根据其在理想平面上的投影进行分类及评估,并将分类及评估结果体现在母代选择中,以实现一次运行搜索得到全部Pareot解平面;其次,为避免早熟现象和增加种群多样性,提出双重外部档案概念,并引入一种新的精英策略。给出的典型数学函数验证了该文算法的快速性和有效性,高频电磁场逆问题的数值计算结果说明了该文算法的优越性和工程应用价值。

帕累托最优在新型蜂窝结构吸能盒防撞性能中的应用

为提升车辆在低速(通常小于15 km/h)碰撞工况下的防撞性能,该文给出一种新型蜂窝铝结构吸能盒。建立了低速碰撞仿真有限元模型,利用LS-DYNA进行碰撞分析。选取新型蜂窝铝吸能盒结构中钣金件的厚度、几何形状等设计参数,建立该问题的数学优化模型,利用帕累托最优理论和多目标遗传算法,得到该优化问题的帕累托解集空间,并运用标准边界交叉(Normal-boundary intersection,NBI)法找出最优设计方案。与传统结构吸能盒相比,在不增加结构质量的前提下,该吸能盒能够显著提升车辆在低速碰撞工况下的防撞性能。

基于Netgen的四面体网格剖分算法及其应用

通过对各类模型的分析和归纳,提出一种基于Netgen的四面体剖分算法,对不规则三角网(TIN)模型进行封闭性检查、非流形检查、表面法向量检查和相交性检查,实现基于TIN复杂模型的四面体剖分。进行四面体剖分时,不在模型的约束面加点,使原始曲面与四面体形状间高度吻合,确保模型精度,保证共面情况下的边界一致性。某矿地层数据的实例应用结果表明,使用该算法能够使边界一致,得到高质量网格,兼具稳定性和高效性。

Multi-objective Transmission Expansion Planning Considering Life Cycle Cost

为克服目前全寿命周期成本（life cycle cost,LCC）技术的应用局限于设备运行或维护阶段的不足,针对输电网整体建立一个3维LCC层级模型,包括时间维度、元件维度和费用维度。费用维度进一步分解为设备级、系统级、外部环境成本。研究了以可靠性为中心的维护手段的应用对维护成本的影响,利用电量不足期望值计算故障成本。在此基础上,对风电等4种不确定因素进行建模,建立以LCC成本最小和切负荷量最小为多目标的输电网机会约束规划模型。采用正态边界交点算法联合改进小生境遗传算法,对模型有效求解。最后,分别对18节点系统和77节点系统进行算例分析。研究结果给出了帕累托解集及推荐的最优规划方案;此外,LCC费用分解图表明了各费用的比重和影响,有利于指导未来资产管理。