基于二维约束Non-Guillotine切割的插补算法

分析了二维约束Non -Guillotine切割问题常用求解算法的特点和不足之处。针对二维切割问题的数学模型 ,提出了一种应用列生成法和模拟退火算法的插补算法 ,通过分析该算法的逻辑结构和数据结构 ,展现它运算处理速度快和所得解的最优、性能好的特点。并以依据该算法设计的下料软件系统的生产使用效果进一步反映了该算法的新颖和高效。

面向平稳氢气需求的综合制氢系统鲁棒优化配置方法

为解决可再生能源高不确定性与平稳氢气需求间的冲突,提出一种耦合光伏电解水、生物质气化、天然气重整技术的综合制氢系统鲁棒优化配置方法。该方法同时考虑了光伏出力和生物质含水量不确定性,并利用不同制氢技术间物质和能量双重耦合提高系统运行能效。所提两阶段鲁棒优化模型在第一阶段确定各种制氢装置和储电、储氧、储气装置投资决策,第二阶段确定满足运行约束的综合制氢系统优化调度方案,并得到最差场景。针对鲁棒优化模型特点,采用适用于内层含整数变量的嵌套列和约束生成算法求解所提模型。通过算例验证了所提配置方法可以在保证平稳、绿色氢气的同时显著提升经济效益,具有较好鲁棒性,为综合制氢系统的元件选择和规划提供理论参考。

柔性负荷聚合灵活性的多时间颗粒度鲁棒评估方法

面向柔性负荷虚拟电厂(FLVPP),提出了包含日内滚动时间窗-调度周期-分钟级的多时间颗粒度的动态聚合灵活性的鲁棒评估方法。分析了多时间颗粒度评估的必要性,构造了最大化多个时段聚合灵活性的鲁棒评估模型,考虑了多时段耦合、电力网络拥塞、负荷运行状态在调度周期内发生变化以及时延响应的影响。该模型属于决策依赖的不确定性优化模型,可通过数学变换转化为常规两阶段鲁棒优化问题。针对第二阶段问题存在的二进制变量,设计了基于嵌套列和约束生成算法的迭代求解策略。通过算例分析验证了相比于现有常见方法,所提方法可以更加准确地评估FLVPP的聚合灵活性,同时验证了在评估聚合灵活性时考虑电力网络约束的必要性,并展示了算法性能。

考虑柔性资源多维价值标签的交直流配电网灵活调度

可再生能源高渗透率使得交直流配电网面临严重的随机性和波动性,充分挖掘柔性资源调控潜力可以有效地降低可再生能源带来的网络运行风险。针对当前交直流配电网优化调度主要考虑电压源型换流器(VSC)的调控能力,对VSC与柔性资源协同研究不足的问题,提出一种考虑柔性资源多维价值标签的交直流配电网灵活调度方法。首先,考虑柔性资源调控特性差异,构建了包含响应时段、调节能力、调节成本及响应意愿的多维价值标签评估体系,准确全面地评估柔性资源聚合调控潜力范围;其次,以运行成本最小为目标函数,柔性资源多维价值标签为约束,建立交直流配电网两阶段鲁棒日前优化调度模型,并采用嵌套列和约束生成算法(C&CG)及强对偶理论进行求解;最后,通过改进的IEEE 33节点交直流配电网仿真结果表明,所提方法能够充分发挥柔性资源的调控潜力和协同能力,同时可有效提高模型求解效率和求解精度。

基于可行性检测的考虑风电和需求响应的机组组合鲁棒优化方法

在含风电电力系统中考虑了价格型需求响应,针对风电与价格型需求响应存在的不确定性,提出了一种适用于预调度方案可行性检测的鲁棒调度方法。所提调度模型分为两个阶段,第一阶段为预调度阶段,在考虑第二阶段可行性的基础上制定机组开停机计划和出力方案;第二阶段为再调度阶段,用于不确定参数的关键场景辨识和预调度方案的可行性检测。对调度模型呈现的min-max-min形式的含有不确定参数的两阶段优化问题,采用列约束生成（column-andconstraint generation,C＆CG）与Benders分解相结合的二阶段法进行求解。对min-max-min形式的简单算例及改进的IEEE-118节点系统的测试结果表明,所提调度模型能有效保证预调度方案的可行性,且C＆CG-Benders两阶段求解方法要优于Benders-Benders求解方法。

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。

计及主动需求响应的配电网有功无功鲁棒优化调度

为降低负荷出力与新能源发电的不确定性对配电网安全稳定运行造成的不利影响,建立了计及主动需求响应负荷(active demand response load,ADR)的配电网有功无功鲁棒优化模型。首先,构建了基于logistic函数的ADR模型,并且建立了以日前成本最低、系统运行维护成本最低和系统电压波动最小的多目标函数,利用层次分析法对目标函数分配权重系数。采用可调鲁棒区间模型对源荷不确定性进行描述,并引入不确定调节系数和波动系数对不确定性进行调节。基于鲁棒优化理论,建立源荷不确定性的两阶段鲁棒优化模型,并利用列与约束生成(column and constraintgeneration,C&CG)算法进行求解。经仿真验证,结果表明该模型在降低网损、减小电压波动、降低系统运行成本等方面具有很好的效果。

面向移动储能辅助服务的综合能源体优化调度研究

建立面向移动储能参与综合能源体辅助服务优化调度模型,采用列与约束生成法(column and constraint generation,C&CG)处理综合能源体内部风力、光伏发电的不确定性,建立电动汽车参与综合能源体辅助服务优化模型,并进行24 h优化调度。算例仿真结果表明,移动储能参与综合能源系统辅助服务,可以有效降低综合能源主体的运行成本,验证了所构建模型的有效性。

面向输电网弹性提升的灵活控制装置配置规划

为提升电力系统弹性,确保主网应对小概率-高影响事件的能力,基于鲁棒优化理论提出主网灵活控制装置配置的规划框架,充分考虑远动开关配置下的最优线路开断(optimal transmission switch,OTS)、线路强化加固装置以及储能设施之间的最优协同作用,最大限度降低投资运行成本的同时减少由潜在极端事件造成的经济损失。首先,基于持续负荷曲线构建考虑典型日线路中断与新能源出力波动的两阶段鲁棒规划模型;然后,采用修改后的嵌套列和约束生成算法(nested column-and-constraints generation,NCCG)对模型进行求解,使用相关加速策略提升模型求解效率;最后,通过IEEE-24节点系统进行仿真分析,验证异质灵活控制装置之间的规划协同作用以及模型的有效性。

多主体博弈背景下的综合能源微网优化调度

“双碳”背景下,多综合能源微网(integrated energy microgrid,IEM)系统优化运行过程中面临着协同管理、新能源出力随机波动、负荷功率不确定性以及信息隐私保护等诸多挑战。计及源荷不确定性,提出一种基于纳什谈判的多IEM系统两阶段博弈策略。首先,针对源荷不确定性构建源荷不确定集合,建立多IEM系统的源-荷两阶段鲁棒优化调度模型;其次,充分挖掘IEM成员间的潜在合作关系,基于纳什谈判理论构建多IEM两阶段鲁棒博弈模型,并将原问题等效为多IEM系统效益最大化和支付效益最大化两个子问题,以保证多IEM系统合作收益的公平分配;最后,为保护各主体隐私,采用列约束生成算法结合交替方向乘子法(alternating direction multiplier method,ADMM)高效求解所构建的模型。算例结果表明,所提策略能够实现多IEM系统电、热资源的优化配置,系统总运行成本降低了5.16%,风光消纳率达到80%以上,并提高了系统应对不确定性风险的能力。

考虑韧性提升的交直流配电网线路加固和储能配置策略

线路加固和储能配置是灾前规划性防御策略的重要组成部分,可以有效提升交直流混合配电网防灾应急能力.在极端事件频发的背景下提出了考虑线路加固和储能资源配置的交直流混合配电网韧性提升方法,构建两阶段鲁棒优化模型.模型本质上为3层混合整数非线性规划问题,最外层为配电网主动行为,确定线路加固和储能配置策略;中间层为被动行为,确定极端事件发生后的最严重故障集;内层为配电网主动行为,确定灾中配电网故障应对和调度运行策略.基于嵌套列和约束生成算法(Nested Column and Constraint Generation, NC&CG)对3层混合整数线性规划模型进行求解.最后,以9节点直流配网和改进的IEEE-33节点含环交流配网耦合的交直流混合配电网为例进行仿真分析,结果表明所提方法可以有效提升配电网韧性,保障其在极端事件下安全可靠运行.

考虑风电消纳的热电联供型微网日前鲁棒经济调度

针对热电联供型微网中的风电不确定性,文中构建双层鲁棒模型从而得到最恶劣风电出力场景下的微网最优日前调度方案。模型考虑了可控机组运行成本、功率交互成本,并将弃置的风电功率以惩罚的形式引入目标以提高微网对风电的消纳能力。鉴于模型内外层之间是相互影响的,文中将原问题分解为日前计划调度主问题以及计及风电出力不确定性的执行调控子问题从而进行求解。在求解过程中,利用线性优化强对偶理论对max-min结构的子问题进行转化,并引入BigM法将所得对偶模型线性化,然后采用列约束生成算法对主问题和子问题进行交互迭代从而获得最优解。最后,通过算例验证了所提模型的有效性。

高比例可再生能源背景下配电网动态重构与移动储能协同优化

随着可再生能源在配电网中渗透率的不断提升,其出力不确定性导致的弃风、弃光现象日趋严重。针对该问题,在高比例可再生能源背景下提出一种配电网动态重构与移动储能协同优化方法。首先,为缩减问题规模,融合时序负荷先验信息并采用模糊C均值算法划分重构时段,同时避免多余的开关操作。其次,考虑到可再生能源出力的不确定性,构建计及时空相关性且对稀疏离群点具有鲁棒性的不确定集合。然后,建立配电网动态重构策略与移动储能经济调度的两阶段鲁棒协同优化模型,第1阶段选择关键开关与充放电站,第2阶段对重构开关与移动储能进行协同优化以评估第1阶段选择方案的经济性。针对模型多层结构的复杂性,采用嵌套的列约束生成算法进行求解。最后,通过测试系统中的仿真计算,验证所提模型和算法的有效性。

基于数据驱动鲁棒优化的区域综合能源系统运行调度策略

多种能源协调运行的综合能源管控能够有效实现多能互补、促进能源利用率的提高。针对可再生能源出力的不确定性问题,基于数据驱动方式利用电力大数据技术,使用基于极限场景的MVEE算法得出椭球不确定集精确描述历史数据,避免了对偶化复杂运算;建立电、气、冷、热多能互补的区域综合能源系统调度模型,并使用列与约束生成法求解模型。通过算例分析与成本对比,证明了本文数字化调度策略的可行性与优越性。

海上供应船的周期性调度与规划

为保证海上设施生产活动的正常进行,需要供应船从陆上供应基地对海上设施进行周期性供应。本文以规划期内供应船船队运营总成本最低为目标,构建多类型海上供应船调度与规划模型,提出一种生成船期表的方法。以渤海海域为例进行算例分析及可变成本的敏感性分析,结果可为供应船规划工作者提供更好的决策依据。利用Dantzig-Wolfe分解原理将原模型进行分解,并采用分支定价算法对算例进行求解,得到最优航次组合,以及各船舶的航行路径、离港次数和船期表,证明了模型及算法的有效性和合理性。

一种考虑极限场景的配电网鲁棒扩展规划方法

近年来,以风电、光伏为代表的分布式能源发展迅速,然而其出力的不确定性可能会导致出力严重偏离预测值,出现极端恶劣的场景,从而给配电网规划工作与可靠、稳定运行带来挑战。在上述背景下,文章以适应分布式能源以及负荷的不确定性为目标,以分布式电源的接入位置、安装数量以及新建线路为投资决策内容,提出了一种考虑极限场景的配电网鲁棒扩展规划方法。首先建立了配电网双层规划模型,通过大M法和二阶锥松弛将非线性模型转化为混合整数线性模型;其次,采用极限场景法处理随机变量,建立了基于极限场景法的配电网两阶段鲁棒规划模型;然后,采用了基于极限场景法的列和约束生成(column and constraint generation,C&CG)算法进行求解;最后,仿真算例表明,文章采用的鲁棒规划方法可以增强配电网在极端情况下的普遍适应能力,提高了配电网的可靠性和经济性。

基于均匀条带排样方式的二维下料启发式算法

条带结构排样方式在机械制造业下料领域有广泛的应用。针对矩形件二维下料问题,提出一种基于均匀条带排样方式的启发式下料算法。下料方案包含多个排样方式,每个排样方式满足部分矩形件的需求量。首先构造均匀条带四块排样方式的约束排样算法;然后采用列生成法反复调用上述约束排样算法生成各个排样方式,直到所有矩形件需求量得到满足为止。采用文献中的基准例题,将本文下料算法和文献中下料算法进行比较,数值实验结果表明本文下料算法能有效地提高板材利用率,且计算时间能满足实际应用要求。