基于改进分析目标级联法的交直流混联配电网分布式优化运行

交直流混联的配电方式是未来配电网的一种重要发展方向,为克服其中各子系统分属不同利益主体而带来的功率信息传递的限制,提出了一种基于改进分析目标级联法的交直流混联配电网分布式优化运行方法。首先,针对交直流混联配电网的直流、换流站和交流区域,分别建立包含自身区域运行优化与区域间交互功率运行优化的模型;其次,采用分布式优化的思想,将交互功率作为共享变量,对模型目标函数进行解耦,并在传统的分析目标级联法中引入一个平衡系数,来解决因惩罚乘数初值选择不当,子系统函数项与惩罚项权重不平衡情况下算法性能不好的问题,在一致性约束下迭代求解分布式模型;最后,通过算例仿真,进行模型的有效性、改进算法性能以及分布式模型通用性的验证。

基于目标级联法的虚拟电厂日前调频容量计算方法

光伏、风电等清洁能源的大规模并网加重了系统调频负担,同时,微型燃气轮机、储能等调频性能稳定良好的分布式资源的接入为减小系统调频负担提供了新的思路。为此提出一种基于目标级联分析的优化调度模型,旨在通过虚拟电厂聚合分布式资源以参与调频辅助服务市场。首先,建立了配电网层和虚拟电厂层的双层优化调度模型,通过配电网协调虚拟电厂的协调互补来提高资源的利用效率;然后,虚拟电厂对内部成员进行优化调度,采用机会约束规划对调频信号不确定性进行约束;最后,通过目标级联分析法对所建立的模型进行求解,并通过仿真算例验证优化调度模型的有效性和可行性。结果表明,虚拟电厂参与调频辅助服务能够有效降低其运行成本。

基于目标级联分析法的输电网结构优化

为了充分利用可再生能源,增强电力系统各区域间的互联协调能力,提出了一种基于目标级联分析(ATC)法的输电网结构优化模型。首先,利用母线撕裂法将电力系统解耦为多区域互联系统;其次,建立含可再生能源发电的输电网结构优化模型,在此基础上,进行多区域互联电力系统的统一分析和决策;再次,采用ATC法将模型分解为主问题和子问题进行并行计算,实现源网荷协同的输电网结构优化。最后,通过对IEEE 14节点及IEEE 118节点系统的测试分析,验证了所提模型可有效协调互联电网的运行,提高电力系统运行的经济性。

一种改进的目标级联多学科设计优化方法

在实际大规模复杂工程任务的处理中,因目标级联分析法(ATC)在初始设计变量的选择上具有一定随机性,增加了优化过程中变量协调的复杂度,导致解的质量欠佳。为此,提出一种改进的OLHD-SS-ATC方法。通过引入最优拉丁超立方设计方法选择合理的初始设计变量值,降低优化系统中变量之间协调的复杂度,并将模拟退火算法和序列二次规划算法分别应用到ATC方法的系统和子系统层次优化中,通过系统级和子系统级之间的循环优化,最终获得满足系统一致性约束条件的最优解。实验结果表明,该方法在齿轮减速器最小质量的优化中发挥了明显效果,在满足整体性约束的条件下找到了最优解,表明该方法对于解决复杂工程问题的有效性和可行性。

基于目标级联分析法的多微网主动配电系统自治优化经济调度

主动配电系统是未来配电网发展的趋势。随着电力体制改革不断深化,更多具有随机性的分布式电源以微网群形式并入配网;与此同时,各种售电主体在电力市场环境下的利益博弈,给传统的经济调度带来巨大挑战。为此,针对含多微网主动配电系统的分散自治特点,提出一种基于目标级联分析理论的优化调度模型和求解方法,基本思路为:依据利益主体的不同,以生产效益最优为目标,采用机会约束描述分布式电源出力、负荷预测误差等多种不确定性因素。在对配网与微网调度的精细化建模基础上,引入目标级联分析方法,将微网与配网作为不同利益主体,通过联络线功率等效为虚拟发电机与虚拟负荷实现配网与微网运行的解耦,并实现微网自治模型与配网优化模型的并行求解。基于改进的IEEE33节点系统和某实际配电网的算例表明,目标级联分析法应用于含多微网主动配电系统的动态经济调度是有效的,且计算效率和收敛性都能得到满足。

目标级联分析法在完全竞争发电市场迭代竞价机制中的应用

采用迭代竞价机制可以促进发电商经济、合理地上报电价和组织生产,同时能赋予购买者议价的能力,促使电力市场协调、高效地运作。但现有的迭代竞价方法主要采用按报价支付或按统一边际出清价进行结算的方式,很少采用按节点边际电价进行结算,并且可能出现迭代次数过多而难以应用的情况。为此,提出了一种基于目标级联分析理论的发电市场迭代竞价模型。将发电商与独立系统运营商作为不同的利益主体,分别以生产效益最优和购电成本最小为目标,通过发电功率进行联络以实现2个优化模型的解耦与并行求解。该模型考虑了网络约束的影响,能有效激励发电商上报其真实成本,有利于社会资源的优化配置。基于IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统的算例表明,目标级联分析法应用于完全竞争的发电市场迭代竞价机制可行,且收敛性和计算效率都能满足要求。

基于目标级联分析法的区域源网荷储系统日前运行优化

区域源网荷储协调系统是提高清洁能源占比、消纳分布式可再生能源的有效组织形式。由于系统中各类分布式可调度资源归属主体不同,在运行中平衡不同主体的利益是需要考虑的重要问题。分析区域源网荷储系统中包含的分布式可调度资源种类及其在不同视角下归属的主体,然后提出平衡不同主体利益的优化运行策略。基于此策略建立以供能成本最小和用电满意度最高为目标的双层优化模型,以能源供应商的供电量与用户用电需求量作为上下层模型的关联变量,并用目标级联分析法对关联变量进行迭代调整至供电量满足用电需求,获得满足不同目标的分布式资源折中运行计划。应用YALMIP建模工具在MATLAB平台上调用CPLEX求解器分别对模型进行并行求解。基于某区域源网荷储系统数据的算例表明,所建立的优化模型及其求解策略能够有效平衡不同利益主体的优化目标。

基于目标级联分析法的分布式主体可交易能源模型

可交易能源是一种价格引导交易和优化运行的机制,兼顾经济交易与系统优化运行,属于学科融合范畴的新概念。在分布式能源稳步增长和分布式发电市场化的背景下,面向分布式主体的可交易能源机制极具研究前景。为此,设计具体的可交易能源架构,实现分布式主体物理元素建模。随后,用目标级联分析法(ATC)理论实现经济交易与系统优化运行的结合,为ATC理论在系统优化运行中提供经济学视角。最后,通过算例分析验证了所提模型能够降低与电网的能量互动的同时兼顾主体运营收益,且能够提供多元的交易策略以及交易方式,形成多种利益分配结果。

基于目标级联分析法的多区域电力系统分散优化调度

针对多区域互联电力系统的经济调度问题,研究了一种基于目标级联分析法的分散优化求解方法。根据区域解耦原理,以直流潮流模型下的电压相角作为耦合变量,将多区域经济调度的集中优化模型解耦为分散优化模型。利用增广拉格朗日函数对各个区域的调度子问题进行分散优化,并根据耦合变量引入上层协调器,对各个区域的优化结果进行协调,具有较快的收敛速度和较高的计算精度。通过2区域6节点系统和数个IEEE多区域系统的算例分析,从多个角度验证了算法的有效性。

基于改进Myerson值法的云储能双层优化运营模型

为深度挖掘集中式共享储能与分布式储能的在未来新型能源结构中的作用,提出了一种考虑多主体价值协同的云储能双层优化运营模型。首先,建立了综合利用共享储能规模效应和分布式储能用户互补性的云储能双层模型。其中,上层目标函数为考虑共享储能全生命周期成本的日经济效益最优;下层以用户联盟日运行成本最低为目标,并通过目标级联分析法(ATC)双层并行优化求解。为兼顾各参与主体利益及实现路径,提出改进Myerson值法解决链式联盟成本分摊和用户群带来的维数灾问题。最后,仿真结果表明,该模型可进一步提升社会整体层面上对清洁能源的消纳能力,且所提成本分摊方法能实现多方共赢,为未来用户侧大规模储能应用提供参考。

考虑阶梯型碳交易机制的区域电-热综合能源系统分布协同调度方法

含多能源站的区域综合能源系统(district integrated energy system,DIES)具有多层级、多运营主体的特征,难以采用传统的集中式方法优化调度。为保证不同运营主体的利益与隐私,该文提出了一种考虑阶梯型碳交易机制的区域电-热综合能源系统分布协同调度方法。首先分析运营主体特性,构建计及热网动态特性和站间互济的综合能源系统模型。在此基础上,构建综合能源系统双层优化调度模型:在系统调度层中,以运营商的经济性和低碳性为目标;在站间调度层中,能源站根据系统调度层的优化结果,调整自身调度策略以实现利益最大化。最后,采用目标级联分析算法(analysis target cascade,ATC)实现交互变量的解耦,并提出了层内迭代、层间互联的求解方法。仿真结果表明,所提调度方法可提高系统运行的低碳经济水平,并通过分布优化兼顾各主体的利益诉求,更满足实际调度需求。

新型电力系统背景下电源协同优化规划方法研究

考虑风能光能等新能源出力不确定特性,为实现电力系统经济、灵活运行以及节能减排环保特性的宗旨,引入分析目标级联法。设计以综合成本最优为优化目标,按机组安全经济调度运行、灵活辅助服务市场和清洁低碳环保要求,建立新型电力系统背景下的电源协同规划模型,并以IEEE 118节点系统对所提算法及模型予以验证。结果表明,所提算法及模型相较传统优化算法具有更好的寻优能力及计算速度。

基于目标级联分析法的台区源网荷储多元协调控制技术

分布式能源入网转变了电力系统的运行方式,使其从电源追踪负荷模式向源网荷储运行模式转变,在一定程度上增加了电力系统的波动性和不确定性。为保证电力系统的多能源安全调度和能量管理,研究基于目标级联分析法的台区源网荷储多元协调控制技术。考虑台区源网荷储配电网的互动模式,在单独约束条件下确定其能量转换枢纽,构建台区源网荷储运行可调模型。将台区源网荷储划分为火电机组和送电联络线以及储能电站三个部分,按照混合规划理论表示各机组的出力与运行状态,计算各个机组的协调控制系数。基于目标级联分析法设定控制参量分解流程,引入目标函数对各相进行独立求解,实现台区源网荷储的多元协调控制,完成方法设计。实验以某省配网为测试对象,分别连接3组不同类型的微网结构,对其运行负荷进行协调管理,在本方法应用下能够实现不同微网的负荷控制,保证其安全稳定运行,具有应用价值。

计及VSC运行约束的交直流混合配电网分布式优化调度方法

分布式调度可有效克服由于通信能力限制及子系统分属不同利益主体而引发的生产信息难以集中的问题,更有利于发挥交直流混合配电网在网损降低、新能源消纳方面的优势。然而,VSC运行特性方程及配电网交流潮流约束的高度非凸非线性导致传统方法求解分布式调度问题变得异常困难。提出了一种VSC运行特性方程的线性化方法,并结合配电网潮流线性化方程,将各子系统优化问题转化为混合整数线性规划问题,保证了子问题的收敛性及解的全局最优性,并采用目标分析级联法对各子问题进行分布式优化求解。最后通过构建交直流混合配电网系统仿真算例,验证了所提算法的精确性、收敛性以及在不同规模复杂系统下的通用性,算例同时充分反映出分布式调度可有效保护生产主体隐私、降低配电网通信能力要求,适应未来区域自治配电网系统的发展需要。

输配电网同时故障下基于多时段安德森加速的协同恢复策略

极端灾害会对输配电网造成不同程度的破坏,影响电力系统正常运行。在故障发生后,合理的恢复策略有利于快速恢复供电,减少停电损失。针对极端灾害造成输配电网同时多重故障的场景,提出一种可以统筹输配电网资源的基于多时段安德森加速的输配协同灾后恢复策略。以恢复过程中最小运行成本为目标函数,计及输电网的机组运行状态、故障修复顺序,并同时考虑配电网的灵活资源响应、故障修复顺序以及网架重构和孤岛划分策略,采用全并行目标级联分析法对模型进行求解。为了解决由网架拓扑变化带来的目标级联分析法内循环收敛性差的问题,将扩展到多时段的安德森加速法应用于求解过程。T30D2和T57D8算例表明,所提方法不仅可以有效降低灾后恢复过程中的失电损失,还可以显著提高计算速度,并且对于接入多个主动配电网的大规模网架有良好的适应性。

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。

含多种灵活性资源的综合能源系统低碳优化调度

针对含多园区的综合能源系统(IES)所面临的灵活性和低碳性不足的问题,提出考虑多种灵活性资源的综合能源分布式低碳经济调度模型.分析系统的灵活性需求,提出IES灵活性裕度约束,并构建包含碳捕集电厂在内的多种灵活性资源模型,充分利用碳捕集电厂的灵活运行模式.引入阶梯式碳交易,建立综合能源系统双层调度模型.模型上层以能源供应商供能成本最小为目标,下层以由能量枢纽(EH)组成的能源运营商运行成本最小为目标.针对多主体运营特性,利用目标级联分析法进行求解,实现能源供应商和能源服务商上下层协同调度.通过由IEEE30节点电网、比利时20节点气网和多个能量枢纽组成的算例,验证所提模型对提升系统灵活性和低碳性的积极作用.

考虑极限场景的并网型微电网分布鲁棒优化方法

负荷与分布式电源的不确定性是微电网运行优化的难点。文中提出一种考虑极限场景的并网型微电网日前分布鲁棒优化方法,以保证微电网能量管理的鲁棒性和高效性。首先,计及源荷不确定性,构造基于Wasserstein距离的概率分布模糊集,并利用极限场景法修正该模糊集,提高模糊集的鲁棒性。其次,考虑到并网模式下微电网与配电网是不同的利益主体,分别建立微电网与配电网的日前运行优化模型,采用改进目标级联分析法进行解耦与迭代求解。最后,通过仿真对比验证所提方法的有效性。

基于目标级联分析法的车下设备悬挂参数优化设计

为改善高速列车运行舒适度和车下悬挂设备的振动水平,建立了车辆-设备系统垂向动力学模型,推导了车辆系统振动加速度频率响应函数;结合轨道不平顺激励谱函数计算了车下悬挂设备振动加速度均方根,联合人体舒适度加权滤波函数计算了车体振动参考点的垂向舒适度指标;引入目标级联分析(ATC)法逐层分解车辆-设备系统振动指标,构建了车辆-设备系统两层指标分解数学模型,采用指数罚函数策略协调两层振动指标之间的耦合问题;提出了以车辆运行舒适度和车下悬挂设备振动加速度为指标的多目标优化方法,建立了以车下设备悬挂刚度和阻尼为设计变量的优化模型;联合车下设备悬挂参数动力吸振器(DVA)设计法对比探讨了ATC法在复杂车辆系统参数优化设计中的应用效果。分析结果表明:与DVA设计法相比,ATC法优化后车辆中部舒适度在300 km·h;工况下提高了8.5%,设备振动水平减小了约20%;在全速域区间,ATC法对车体中部的振动衰减是DVA设计法的2倍,且对设备的振动衰减比DVA设计法大4.5 dB;与优化前相比,ATC法优化后车辆中部舒适度指标最大提升了15%,设备振动加速度减小了0.18 m·s;。由此可见,ATC法可以运用于复杂轨道车辆结构参数优化设计中,能有效改善车辆系统的振动水平,也可为车下设备悬挂参数优化设计提供指导。

含风电接入多区域电力系统的分散式随机动态经济调度方法

该文提出一种含风电接入的多区域电力系统随机动态经济调度问题的分散求解方法。首先利用场景法对风电随机性进行建模,对每个区域的风电单独抽样,并构建预测场景和误差场景的边界节点相角一致性约束。其次通过复制边界节点变量和构建上层协调器,对多区域电力系统按区域进行分解。最后利用目标级联分析法对多区域随机动态经济调度模型进行分散优化,并采用部分聚合多切割方法高效求解各区域随机优化问题,构建上层协调器主问题、区域预测场景子问题和误差场景子问题交替求解。此外,为提高计算效率,先对预测场景下的确定性多区域动态经济调度模型进行优化,当算法收敛后再交替进行各区域的随机优化和上层协调器的分散协调。最后通过对三区域IEEE RTS系统和一个实际四区域2298节点系统进行测试,证明了该文方法的有效性。