不确定性优化方法在电力系统研究中的应用

随着分布式电源接入并网与电力市场化改革不断深入,电力系统规划、运行及调度等方面带有了更多的不确定性,且该不确定性影响不可忽略,需要采用相关不确定性优化方法加以解决。从不确定性优化问题中不确定因素建模的角度,对随机规划包括机会约束规划、风险价值方法、条件风险价值方法、超分位数方法与鲁棒优化方法包括场景鲁棒优化方法、盒式鲁棒优化方法、椭球鲁棒优化方法的数学模型、及特点进行分析归纳、并阐述了在电力系统中的相关应用。

基于机会约束目标规划的风-光-水-气-火-储联合优化调度

在可再生能源大规模接入电力系统的背景下,为了利用不同能源互补特性解决电力系统弃风、弃光的问题,建立风电、光伏发电、凝汽式火电机组、热电机组、燃气轮机、联合循环燃气轮机、梯级水电和抽水储能机组的模型,在此基础上,考虑风电和光伏发电出力的不确定和水、热、电能量平衡,建立基于机会约束目标规划的风-光-水-气-火-储联合优化调度模型。为了提高模型求解效率,利用基于采样的机会约束条件确定性转化方法将机会约束条件转化为混合整数约束条件。算例验证了所提模型的有效性。将所提调度模型与现行火电机组“以热定电”、梯级水电“以水定电”的模式进行对比,结果表明所提协调调度模型能够利用不同机组之间的互补特性提高电力系统运行的灵活性,从而提高可再生能源的消纳能力,降低系统运行成本。

基于机会约束的微电网混合整数规划优化调度

为解决微电网短期及超短期优化调度问题,考虑微电网运行过程中不确定因素的影响。以最小化微电网运行成本为目标,综合考虑功率平衡、机会约束等约束条件,提出了一种基于机会约束的微电网混合整数规划优化调度模型。针对模型中机会约束确定性转化问题,采用基于采样的机会约束条件确定性转化方法,将机会约束变为混合整数线性约束。同时,为了提高计算速度,将目标函数中的非线性函数进行分段线性化。算例结果表明,基于机会约束的微电网混合整数规划优化调度模型具有较好的可行性和有效性。

基于相关机会目标规划的电力系统日内滚动调度

可再生能源大规模接入电力系统的背景下,考虑可再生能源出力不确定性对电力系统日内滚动调度模型功率平衡方程的影响,建立了含有预测误差不确定变量的功率平衡方程。为了实现含有不确定变量功率平衡方程的求解,将功率平衡方程的等式约束转化为最大化随机事件成立概率的目标函数,建立相关机会规划模型。考虑可再生能源出力不确定性,兼顾方案的鲁棒性和经济性,建立了系统旋转备用容量的机会约束模型。为了实现所建随机优化调度模型的快速求解,提出基于采样的机会约束条件确定性转化方法,将所建含有多个随机变量的机会约束条件进行等效确定性转换,又引入目标优化将所建多目标优化模型转化为单目标优化模型。最后,算例仿真验证了所建模型的有效性。

基于全概率风险度量的电力系统备用风险评估方法

为了量化分析源荷双侧预测误差引起的电力系统备用缺额风险,提出了一种基于全概率公式和条件风险价值的风险度量,作为表征随机误差潜在风险的评估指标。为了明确不同的风险等级,以风险价值为临界点,将常规机组的备用缺额风险划分为缓冲区和极端区,并计算不同风险区域的条件期望损失。针对风电、负荷预测和可中断负荷的预测误差,引入机会约束目标规划构建常规机组的可调备用约束,依据不同的风险等级将备用缺额风险转化为不同类型的风险成本,引入模型目标函数中以确保电网运行的安全性。为了提高模型的求解效率,采用分段线性化方法将非线性模型转化为混合整数线性规划。