基于数字孪生技术的云储能点对点交易双层优化策略

为解决云储能(Cloud energy storage, CES)日前交易模型预测精度低、信息传输不及时、交易机制可靠性差等问题,提出一种基于数字孪生技术的云储能点对点交易双层优化策略。首先,针对环境因素的时变性,采用数字孪生(Digital Twins, DT)技术实现新能源电厂出力与负荷的超短期预测;其次,考虑到用户规模不断增大,构建以云储能供应商-社区-用户为体系的改进分布式点对点(Peer-to-peer, P2P)交易策略,实现交易的去中心化;再次,为同时满足CES供应商与用户两大主体的利益需求,建立基于日内滚动优化的双层优化配置模型,上层求解储能电站的优化配置,下层求解用户用电策略,并采用Karush-Kuhn-Tucher(KKT)条件与Big-M法将多目标双层非线性优化问题转化为单层线性优化问题;最后,通过两次使用shapley值计算社区与用户成本分摊。算例仿真结果表明,所提策略能够实现新能源电厂出力与负荷的高精度预测,降低用户群与CES供应商交易的复杂度,在用户购电成本最小的基础上最大化CES供应商的收益,保证交易市场的长期稳定运行。

风氢耦合系统参与现货市场的竞标策略及优化调度方法

为解决高比例风电市场竞标能力弱、市场消纳困难的问题,提出高比例风电耦合氢储能系统联合参与现货市场竞价的双层Stackelberg博弈模型。首先,研究风氢耦合系统内部能量转换关系,揭示风氢耦合系统的能量“时空平移”机理,在综合考虑风氢耦合系统收益和成本的基础上,建立风电投标和氢储能充放电决策模型;其次,兼顾风氢耦合系统和独立系统运营商的利益诉求,基于Stackelberg博弈建立以火电机组、风氢耦合系统为主体的市场出清模型;最后,针对双层模型求解困难的问题,运用KKT条件和强对偶理论将双层模型转换为易于求解的单层混合整数规划模型。仿真结果表明,所提策略对高比例风电的市场消纳起到了积极作用。

考虑大规模电动汽车接入电网的双层优化调度策略

随着经济发展和化石燃料短缺、环境污染严重的矛盾日益尖锐,电动汽车(Electric Vehicle,EV)的发展和普及将成为必然趋势。大规模无序充电的电动汽车接入电网充电将给电网带来强大的冲击,并可能导致电网局部过负荷,威胁电网运行的安全性和经济性。因此研究了发电机、电动汽车、风力的协同优化计划问题,提出了一种基于输电和配电系统层面的电动汽车充放电计划双层优化调度策略。在输电网层,以减少发电机组的运行成本、PM2.5排放量、用户的总充电成本和弃风电量为目标,建立了基于机组最优组合的上层优化调度模型;在配电网层,以降低网损为目标,考虑网络安全约束和电动汽车的空间迁移特性,建立了基于最优潮流的下层优化调度模型。在基于标准10机输电网和IEEE33节点配电网的电力系统仿真模型上,对所提的基于双层优化的大规模电动汽车充放电调度策略进行了仿真分析,验证了所提双层优化调度策略的有效性和优越性。

分时电价环境下的办公建筑空调负荷双层柔性优化控制策略

空调系统是办公建筑中电力能源消耗较大的终端设备,其不合理的运行方式导致用电效率低下,实现空调系统的用电优化已成为电力需求响应的重要研究内容之一。为了降低用户用电费用和提高空调系统能效,提出了分时电价环境下的办公建筑空调负荷双层柔性优化控制策略。在上层模型中,考虑室外温度变化和分时电价信息,通过柔性调节空调系统的预冷时间和设定温度,实现兼顾用电费用最省和用户舒适度最优的效果,并将得到的空调系统冷负荷量输出给下层模型。在下层模型中,根据多台冷水机组性能(Coefficient of Performance,COP)特性的不同,优化负载率的分配,达到冷水机组总体能效最大的效果。采用粒子群算法求解双层模型,通过算例仿真,比较空调系统在不同运行模式下的结果,验证了所提策略可以有效地提高冷水机组的效率,降低用电费用。

基于GASA混合优化策略的双层规划模型求解算法研究

本文提出用遗传—模拟退火算法(GASA)混合优化策略来求解双层规划模型。混合优化策略结合了遗传算法的并行结构和模拟退火算法的概率突跳性,提高了找到全局最优解的可靠性和计算效率。数值模拟实验表明算法性能良好,GASA混合优化策略求得全局最优解时的进化代数比单一的遗传算法减少约35％,比模拟退火算法的迭代次数减少约50％。

计及需求响应与火–储深度调峰定价策略的电力系统双层优化调度

风电并网容量不断增加,其波动性和反调峰特性增加了电力系统调峰负担,因此对电力系统调峰灵活性提出更高要求。在最大限度消纳风电的前提下,提出一种计及需求响应与火储深度调峰定价策略的电力系统双层优化方法。首先,分析需求响应对缓解电力系统调峰压力的有效性,并对电力系统深度调峰容量进行优化;其次,考虑火电与储能的成本特性,基于模糊层次分析法(fuzzy analytical hierarchy process,FAHP)给出火–储深度调峰定价策略;最后,基于需求响应与深度调峰定价策略建立电力系统双层优化模型,上层采用需求响应以降低电力系统深度调峰容量来提高火储深度调峰积极性;下层依托优化后的深度调峰容量,以深度调峰定价策略为手段对火电与储能的深度调峰报价进行决策,并以二者收益最大为目标安排深度调峰机组出力。在改进的IEEE 30节点中进行仿真,结果验证了所提方法的可行性与有效性。

基于换电服务定价策略及动态调控方法的含充换电站微电网系统双层优化调度

换电服务价格高是电动汽车换电模式普及率低的重要因素之一,为了提高换电模式使用程度,充分发挥换电模式参与系统调度时所发挥的削峰填谷作用,该文提出一种考虑用户参与度的换电服务定价策略及动态调控方法。首先,建立计及时间成本的充电服务与换电服务总费用差价模型,并依据消费者心理学原理构建服务差价-用户参与度曲线;其次,制定换电服务定价策略,并提出相应的动态调控方法;最后,建立含充换电站(battery charging and swapping station,BCSS)的微电网联合系统双层优化模型。上层根据换电服务定价策略及动态调控方法,制定出用户参与度高的换电服务电价;下层根据用户响应换电服务电价后的负荷量,以微电网联合系统总运行成本最低为目标调度机组出力,并以用户满意度作为衡量换电服务电价的指标,合理调整下一时段换电服务电价。通过算例分析,所提方法在实现系统负荷削峰的同时,降低微电网联合系统总运行成本,体现了所提定价策略及动态调控方法的有效性。

基于双层优化规划的线路过载控制策略

对于随机故障切除后潮流转移造成的过载线路,其后备保护动作可能引发连锁故障,造成大停电事故,必须闭锁后备保护并通过线路过载控制消除过载。为减少控制策略中产生的发电机组远距离功率调节的情况,提出一种基于双层优化规划的线路过载控制策略。首先,基于支路对节点电流灵敏度矩阵构建电气距离矩阵,采用层次聚类算法进行电网分区,体现不同电气距离的发电机组对过载线路功率调节效果的差异。其次,构建双层优化规划模型,上层优化目标考虑系统功率总调节量,下层优化目标考虑各相邻区域内发电机组对过载线路区域的功率减量差值。再次,根据上层目标方程求解系统功率总调节量最小的目标值,然后通过非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对下层优化模型进行求解,获取一组Pareto最优解集,通过满意度指标选择最优的源-荷功率调节控制方案,并实施控制方案消除线路过载。最后,基于IEEE 39标准节点系统验证所提控制策略的有效性和合理性。

电动汽车充电负荷的时空双层优化调度策略

大规模电动汽车的无序充电行为将给电网带来强烈的冲击,威胁电网安全经济运行。本文针对电动汽车快充背景下的充电负荷优化调度问题,提出了电动汽车充电负荷的时空双层优化调度策略。在上层模型中,利用电网分时电价以充电站运营商购电成本最小为目标,确定电动汽车充电负荷在时间维度上的最优分配。下层模型中,提出根据充电站拥挤程度制定动态分时分区充电电价,以用户充电费用与充电用时最少为优化目标,使用采取非线性递减分组率的改进猫群算法求解各时段电动汽车空间维度下的充电选择。最后通过算例验证了所提策略的有效性,能够满足电网、充电站运营商与电动汽车用户三方的利益,适用于大规模电动汽车快充的友好接入。

以最小削减及最少启停为特征的空调负荷双层优化调度策略

为了维持电网稳定运行、节约调度成本、改善用户的舒适度,在空调负荷的优化调度中提出了以最小削减及最少启停为特征的双层调度策略。沿着负荷最优削减方向,以最小空调削减量为目标,实现空调削减在空间上的优化组合;对于各调控节点下的多台空调,以空调启停数量最少为目标,通过安全开关和调温控制策略的优化组合,满足调控精度的要求。所提双层优化策略在保证电网稳定的同时,有效地降低了空调的削减量,并且在保证调控精度的同时,最大限度地保证了用户的舒适度,降低了调度成本。IEEE 33节点配电网算例的仿真结果验证了所提调度策略的可行性和准确性。

考虑氢燃料电池汽车充放氢策略的区域综合能源系统优化调度分析

氢能在区域综合能源系统中(regional integrated energy system, RIES)优化运行经济性较低,氢燃料电池汽车(hydrogen fuel cell vehicles, HFCV)的灵活储能特性能够有效解决该问题。为此,提出一种基于动态氢定价机制引导的RIES与HFCV双层交互策略。首先,提出由风光发电功率、系统设备供电功率以及电网购电功率共同决定的动态氢定价机制,引导HFCV进行有序充放氢,并建立HFCV充放氢特性模型;其次,构建RIES与HFCV的双层优化模型,研究该定价机制对上下层运行成本的影响,并用CPLEX求解器对双层模型进行求解;最后,算例分析结果验证该动态定价机制与优化策略能有效降低上下层的运行成本,有利于系统稳定经济运行。

考虑共享储能参与不同能量调频联合市场的优化策略

随着新型电力系统的构建,对储能运营商的运营策略提出了更高的要求。本文在共享理念背景下,构建了一种共享储能参与不同能量-调频联合市场的双层博奔模型。首先,上层模型为共享储能运营商报价优化模型,旨在动态生成共享储能各市场报价信息,下层模型为市场各主体联合出清模型,旨在降低系统运营总成本。其次,采用非线性互补方法将双层优化问题转化为单层优化问题,并通过算例验证。然后,对比了储能在不同调频辅助服务市场运营模式下的收益情况,结果表明共享储能在调频辅助服务市场的参与度远高于电能量市场,其承担的调频里程任务占比高达96.7%;同时,相较于仅形成调频容量价格,在完善的价格体系下共享储能的回收成本周期会缩短2~3年,可进一步激励储能电站的发展。

计及用能权配额约束的发电商竞价策略双层优化方法

用能权交易是控制能源消费总量,提高能源使用效率的重要途径。随着用能权市场的推广,发电商在制定发电计划和报价策略时不仅受到电能量市场收益的影响,还同时受到用能权对其能源消耗总量的约束。针对电能量市场与用能权市场的耦合机制,根据不同发电企业的能耗强度,提出计及用能权配额约束的发电商竞价策略双层优化方法。首先,分析了电能量市场和用能权交易市场的交互流程,通过主从博弈以及古诺模型量化分析了发电商在电能量市场报价、报量与用能权配额交易的关系;其次,基于用能权配额和总量约束,建立了计及用能权配额约束的发电商竞价策略双层优化模型,该模型上层以发电商收益最大化为目标,下层为电能量市场出清和用能权市场出清模型,并采用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件将双层优化问题转换为具有均衡约束的数学规划(mathematical program with equilibrium constraints,MPEC)问题来求解;最后,算例表明提出的计及用能权配额约束的发电商竞价策略双层优化方法有助于提高发电商的收益,促进企业降低能耗。

TD-LTE(D+F)双层组网的优化策略

主要探讨了TD-LTE(D+F)双层组网的优化策略,简要说明了组网的思路,并详细阐述和系统分析了优化的过程,以期为相关工作提供有益的参考和借鉴。

基于双层粒子群优化算法的柔性作业车间调度优化

针对柔性作业车间调度问题(FJSP),提出了一种改进的双层粒子群优化(ITLPSO)算法。首先,以机器的最大完工时间最小化为优化目标,建立了一个柔性作业车间调度模型;然后,介绍了改进的双层PSO算法,为了避免陷入局部最优和提高收敛速度,算法中加入了停滞阻止策略和凹函数递减策略;最后,对相关实例进行求解,并与已有算法作了比较。实验结果表明,与标准PSO算法和双层粒子群优化(TLPSO)算法相比,最大完工时间的最优值分别减少了11和6,最大完工时间的平均值分别减少了15.7和4,收敛速度明显提高。经过性能分析,所提算法可以明显提高柔性作业车间的调度效率,从而获得了更优的调度方案。

综合运输体系下铁路客运市场的优化策略模型及算法

分析在多种运输方式存在情况下乘客的交通选择行为,基于随机用户平衡理论构造了综合运输条件下的交通方式分离模型。在此基础上,同时考虑乘客和客运管理部门两方面的利益,构造一个双层规划模型来描述多种运输方式存在情况下铁路客运市场优化问题,并给出求解算法。最后通过北京到天津的实例,分析在不同条件和目标下,客运管理部门应采取的相应策略。

一种新颖的可控负荷优化调度策略

文中提出一种智能电网环境下可控负荷优化调度的双层优化模型。上层是可控负荷聚合器的优化问题,其目标是通过优化调度3类可控负荷的方式最小化购电成本;下层是电网优化问题,该问题提供电网实时电价给上层优化问题。文中将电网优化问题的KKT条件作为可控负荷优化问题的均衡约束,双层优化问题转换为具有均衡约束的数学规划(Mathematical Program with Equilibrium Constraints,MPEC)问题来求解。算例仿真反映了提出的调度策略的基本特征。

基于双层求解策略的平行泊车轨迹规划

轨迹规划在泊车系统中承接了上层感知和下层控制,是缩短泊车时间和降低跟踪难度的关键手段。针对平行泊车轨迹规划难以兼顾轨迹的生成质量、泛化能力和计算效率等问题,提出了基于双层求解策略的平行泊车轨迹规划方法。该方法分为两层:第一层将平行泊车的路径分为由锚点连接的两段路径,采用路径倒推的思路寻找出锚点,分别规划从终点到锚点的路径和从锚点到起点的路径,之后对路径附加“时间最优”剖面,逆序得到特定时刻的状态量与控制量;第二层采用同步联立正交配置法,将平行泊车最优控制中连续的状态量和控制量转化为轨迹非线性规划的离散点,把第一层得到的状态量与控制量作为初始值带入非线性规划求得数值解。同时,建立了5种平行车位泊车场景模型并进行了仿真分析,结果表明,针对不同的泊车起始位姿和车位尺寸,均能规划出满足约束条件的最优轨迹,提高了轨迹的生成质量和泛化能力,并具有较好的计算效率。

连锁营销的分销系统双层库存优化控制模型

研究了每一补货间隔内需求为服从某一概率分布的随机变量的各零售商集体和一个地区分销中心组成的地区分销系统.分销系统中各零售商可独立决定自身的最优补到水平,补货周期是确定值;分销中心巡回给各零售商送货,循环周期是固定的,且各零售商的补货周期等于分销中心送货循环周期.针对在补货间隔内零售商需求为某一区间内的均匀分布和某一泊松分布两种情况,假定零售商的顾客需求是均匀发生的,给出了零售商补到水平最优控制策略和分销中心库存控制策略.最后通过一个算例验证了模型的有效性.

连锁营销的分销系统双层补货优化控制模型

研究了由在每一补货间隔内需求服从某一概率分布的随机变量的各零售商集体和一个地区分销中心组成的地区分销系统.考虑了分销系统中各零售商可独立决定所经营卖场的最优补到水平,补货周期是确定值;分销中心循环给各零售商送货,送货周期是固定的,且各零售商的补货周期等于分销中心送货周期.针对在补货间隔内零售商需求为某一区间内的均匀分布情况,假定需求是均匀发生的,通过成本优化,给出了零售商补到水平优化控制策略和分销中心进货控制策略.最后给出了一个算例证明该模型的可行性.