电力市场中爬坡约束问题的一种实用算法

针对电力市场的要求 ,分析了 3种解决爬 (下 )坡约束问题的算法 ,即线性规划法、调整机组有功功率法和修改机组竞价曲线法。在分析比较的基础上 ,选择调整机组有功功率解决辽宁发电市场爬坡约束问题 。

考虑爬坡约束的交易分配的网络流模型

研究了采用网络流法求解考虑爬坡约束的电力市场交易分配问题,该方法具有全局优化、算法简单、收敛速度快的特点,但当某些机组报价特性相同时,会出现局部多解、出力分配振荡的现象。文中提出了考虑爬坡损耗的网络流方法,解决了上述潜在问题。该方法利用机组爬坡损耗的不同,在机组报价相同的情况下可以有效地消除多解现象,并具有一般的网络流方法在出力分配问题上的优势。数学分析证明了该方法的合理性。该网络模型已用于实际交易决策支持系统,使用效果良好。

基于爬坡约束条件下的多时段竞价模型

本文建立了基于爬坡约束的多时段竞价模型,并通过数据模拟计算,分析比较,从中得出一些有用的结论.这些结论对进一步改善现有的竞价模型可以起到启发指导的作用.

计及爬坡和运行禁区的经济调度新算法

为求解计及爬坡约束、运行禁区、网损和阀点效应的非凸经济调度问题,提出一种双模式模拟植物生长算法。鉴于模拟植物生长算法是针对整数规划而提出的一种高效、稳定的全局优化算法,其在非整数规划中的应用尚不多见,文章对模拟植物算法进行了改进,以使其适用于求解电力系统经济调度这一含连续变量的非整数规划问题。考虑到节点生长步长对算法性能的影响,设计了新节点粗放生长和精细生长双重生长模式,以保证节点多样性。为进一步改善算法的收敛性和计算效率,建立了基于混沌变量的最优选种机制。算例仿真结果表明,改进算法在求解质量、精度、稳定性和收敛性等方面较其他算法具有明显优势。

基于启发式线性规划的大规模安全约束调度快速求解方法

提升大规模安全约束经济调度优化模型的求解性能是开展大电网跨省区电力电量全局优化平衡的前提与基础。首先分析问题的物理特性,通过并行计算求解不考虑机组爬坡约束的分时段约束松弛模型。基于对松弛解的分析获得可用于指导安全约束经济调度模型改进的有用信息,以约束剔除和约束增加的方式提出了基于启发式线性规划的大规模安全约束经济调度快速求解方法。将所提算法运用于新英格兰10机扩展系统和中国实际电网,验证了所提算法的正确性和有效性。

一种含四类0-1变量的机组组合混合整数线性规划模型

提出一种含四类0-1变量更为简洁一紧凑的机组组合混合整数线性规划（mixed—integerlinearprogramming，MILP）模型，有效提高了求解效率。通过引入辅助变量表示冷启动状态，提出一种启动费用的线性表达，同时增强了MILP模型的简洁性和紧凑性；利用爬坡速度和最小运行时间限制，提出新的机组出力约束表达，极大地压缩了机组出力的可行域，进一步增强了紧凑性。更简洁的模型，提高了线性规划松弛的求解效率；更紧凑的模型，缩小了最优解的寻优空间，使线性规划松弛解更接近MILP最优解。对10～1000机24时段系统计算的结果表明，所提模型在获得高质量解的同时，可提高求解效率数十倍，尤其适合于大规模系统。

求解机组组合问题的次超立方紧混合整数规划广义割平面法

为改进机组组合(unit commitment,UC)问题的求解效率,基于超立方(hyper-cube,HC)投影,构造了计及爬坡约束UC问题的次超立方混合整数规划(sub HC mixed integer programming,SHC-MIP)模型,并基于该模型和广义割平面(extended cutting plane,ECP)技术,提出一种新的求解UC问题的确定性方法(SHC-MIP-ECP)。该方法首先利用超立方投影将UC问题的混合整数规划(mixed integerprogramming,MIP)模型等价投影为具有更紧连续松弛的SHC-MIP模型。然后采用ECP方法产生序列混合整数线性规划来求解SHC-MIP模型。10—100机组24时段等7个算例的仿真结果表明:利用ECP方法求解UC问题的2种模型时,SHC-MIP能比MIP获得质量更好的次优解;此外,所提方法计算速度快,适合求解大规模UC问题。

求解大规模机组组合问题的二阶锥规划方法

基于混合整数二阶锥规划(mixed integer second-order cone programming,MI-SOCP)提出一种求解电力系统计及爬坡约束机组组合问题(unit commitment,UC)的新方法。利用UC问题的混合整数二次规划(mixed integer quadratic programming,MI-QP)模型和一个简单混合整数集合的凸包表示,产生UC问题一个更紧的MI-SOCP模型。将最小覆盖不等式作为割平面,应用内点割平面法求解MI-SOCP以获得不计爬坡约束UC问题的机组启停状态。为满足爬坡约束,提出一种简单易行的机组启停状态修正方法。100机组96时段等多个系统的仿真结果表明,利用内点割平面法求解2种模型时,MI-SOCP能比MI-QP获得质量更好的次优解,所提方法能有效处理爬坡约束,适用于大规模的UC问题。

机组组合问题的超立方锥松弛模型及其求解方法

基于凸包变换和提升-投影锥(cone)松弛技术,在超立方(hyper-cube)空间内构造了计及爬坡约束机组组合(UC)问题的紧连续松弛(TCR)模型(HC-Cone-TCR),提出一种通过求解紧松弛模型从而获得UC问题次优解的新方法。将UC问题的混合整数规划(MIP)模型等价投影至超立方空间,再通过两次凸包变换,使得模型的直接连续松弛逐步变紧,进而获得UC问题的超立方混合整数规划模型(HC-MIP)。采用锥松弛技术,继续压缩HC-MIP的连续松弛问题可行域,获得UC问题的紧松弛模型HC-Cone-TCR。采用内点法求解该模型,并通过适当的启发式调整可获得UC问题的次优解。10～100机组24时段6个算例的仿真结果表明,所构造的HC-Cone-TCR模型是UC问题的一个好的紧连续松弛,基于该模型的UC问题直接求解方法,计算速度快,能获得高质量次优解,适合求解大规模UC问题。

基于风险管理的发电商多时段投标组合策略

电力市场环境下,发电商要在多个市场中制定交易计划,既要衡量风险和收益以获得最大化利润与最小化风险的折中方案,又要兼顾发电机组自身发电成本、多时段机组加载爬坡速率限制等因素。因此,如何在多时段协调分配各市场的竞价电量———即机组多时段耦合投标组合策略是一个值得研究的问题。该文基于双边合同市场和日前市场(包括日前能量市场和旋转备用市场)的交易结构,引入经济学中的效用和风险管理的概念,建立了发电商多时段组合市场投标策略模型,同时详细列出了算例中用该模型计算出的投标组合及分析结果,说明本文的模型与方法能够为发电商进行日前市场多时段的投标组合提供参考方案。

考虑弃水电量机会损失的水火电短期联合优化调度

针对传统大型水火电系统联合优化模型成本计算单一问题,考虑水电因弃水导致的机会损失,并考虑水火电爬坡约束、水电振动区约束等多种复杂约束,构建以火电运行成本与水电弃水电量机会损失之和最小为目标的水火电短期优化调度模型。将模型中非线性约束转化为线性化约束,并使用商业优化软件CPLEX中内置的分支定界法进行求解。算例仿真表明,按此优化准则下的最优策略运行,虽然火电运行成本有所增加,但弃水电量大大减小,水电能源利用率明显提升,计算结果更加符合实际情况。

考虑风速相关性的风电穿透功率极限的改进计算

为全面分析多风电场风速相关性对风电穿透功率极限的影响,提出了一种考虑风速相关性和电网多种约束条件的风电穿透功率极限的改进计算方法。该方法采用基于拉丁超立方采样的随机模拟技术对具有相关性的多个风电场风速进行模拟,并应用基于机会约束规划理论的最优概率潮流方法,在满足包含常规机组爬坡能力约束等系统多种约束的前提下,以系统接纳风电总装机容量最大化为目标,计算风电穿透功率极限。以IEEE-30节点系统为仿真算例,采用遗传算法对该模型进行求解,验证了上述方法的有效性。仿真结果表明,通过增加爬坡能力约束能更好地反映风速相关程度对风电接入能力的影响,从而得到更符合实际的风电穿透功率极限。

发电动态经济调度的有效响应能力调整量算法

对基于前瞻技术和响应能力解耦的动态经济调度算法中的机组进行了精确分类,给出最大有效响应能力调整量的概念。分析了快速机组、临界机组和慢速机组补偿响应能力的作用特点,指出现有算法的不足。基于有效响应能力调整量提出一种新的动态经济调度算法,该算法以静态优化调度结果为基础,采用“在最大有效响应能力调整量范围内,快速机组向临界机组过渡、慢速机组向临界机组过渡”的调整原则进行二次经济调度。分析表明,该算法具有动态前瞻机制、可一次精确完成响应能力缺额补偿、迭代次数少、计算效率高等特点。算例证实了算法的可行性。

电力市场中火电机组自组合的模糊优化方法

机组启停机计划是发电公司参与电力市场竞争的重要决策依据。市场环境下,出清价格具有高度不确定性,必须在机组自组合决策中给予考虑。在市场出清价格模糊描述的基础上,提出不确定环境下含有启停机爬坡速率和升降出力爬坡速率约束的火电机组自组合模糊优化方法,通过分析真实市场参与者的决策取向,提出一种新的精确化方法,并采用动态规划模型求解精确优化问题,同时给出了精确化过程中多目标偏好系数的选择建议。算例分析表明,模糊机组自组合方法能灵活反映决策目标,是市场环境下一种新的不确定性决策方法。

基于重启动全纯函数嵌入的电力系统经济调度

求解电力系统经济调度问题时存在以下不足:传统数学规划类算法依赖于初值,易收敛到局部最优;启发式算法可以跳出局部最优,但牺牲了计算速度和鲁棒性。为了克服这些问题,提出一种用于求解电力系统经济调度的重启动全纯函数嵌入式算法,该方法引入重启动机制和启发式规则。重启动机制将帕德近似计算限制在低阶,避免计算高阶时的高耗时和停滞解问题;启发式规则能够根据上一过程的近似解筛除部分约束,降低求解Karush-Kuhn-Tucker方程组的规模,并确定合适的初始值。以多个不同规模的静态和动态经济调度问题为算例进行测试,结果表明所提方法能够高效、准确地求解经济调度问题,而且比传统全纯函数嵌入式算法和内点法的收敛速度更快,执行时间更少。

含风电场电力系统经济调度研究

建立了含风电的电力系统经济调度模型,说明了机组开停机U值的确定方法,以其加入爬坡约束条件前后,运用遗传算法对模型进行求解,模型的解表明机组开机单位时间内功率爬坡速率过快,不满足爬坡约束条件;加入爬坡约束后,模型的解满足了爬坡约束条件,这结果符合电网运行的规律。

基于MATLAB的改进排队法购电模型的实现

随着电力市场的逐步发展,配电侧购电优化问题日益成为人们研究的热点。对任何供电公司而言,希望找到一个最优的电能购买策略,使总费用最低。为了达到这个目的,供电公司需决定如何在交易市场上分配购买电量。本文介绍了电力市场的相关知识,在日前市场情况下,考虑机组启停机和爬坡率约束,研究购电优化,通过数据模拟计算,并运用MATLAB求出最优分配方案,分析比较,从中得出一些有用的结论。

一种基于模型预处理的SCUC快速求解方法

在电力市场快速发展的今天,主流求解器尚未针对SCUC问题做出模型预处理方面的优化。从电力系统模型的物理意义出发,通过对机组爬坡约束之间的关联性给出可行域紧缩的预处理方式,通过判断电力潮流约束是否达界给出网络约束剔除的预处理方式。通过在GAMS上搭建模型并调用CPLEX求解,对比分析不同规模、不同场景下模型的计算结果,验证了所提理论的正确性和可行性,最终给出不同模型的应用场景。