集中式电力现货市场下厂级煤电机组负荷优化分配研究

传统厂级煤电机组负荷优化分配以确定的电量和电价水平为基础进行研究,而在电力现货场景下,电量和电价都是不确定且波动的,因此相比传统模式下的厂级煤电机组负荷优化分配问题更加复杂和具有挑战性。基于对市场供需形势的判断,考虑煤耗、爬坡速率、出力上下限、非经济运行区间等生产条件约束,以发电利润最大化为目标,利用二次混合整数规划算法确定最优的负荷分配方案,支持煤电企业以此为目标进行电力现货市场的报量报价决策。结果表明:负荷优化分配可以有效提升煤电机组利润,并且多日联合优化比单日优化能获得更大的发电利润,对于煤电企业优化运行方式、提升交易决策水平、提高效益水平具有重要意义。

Reserve Constrained Dynamic Economic Dispatch with Valve-point Effect:A Two-stage Mixed Integer Linear Programming Approach

This paper proposes a deterministic two-stage mixed integer linear programming(TSMILP)approach to solve the reserve constrained dynamic economic dispatch(DED)problem considering valve-point effect(VPE).In stage one,the nonsmooth cost function and the transmission loss are piecewise linearized and consequently the DED problem is formulated as a mixed integer linear programming(MILP)problem,which can be solved by commercial solvers.In stage two,based on the solution obtained in stage one,a range compression technique is proposed to make a further exploitation in the subspace of the whole solution domain.Due to the linear approximation of the transmission loss,the solution obtained in stage two dose not strictly satisfies the power balance constraint.Hence,a forward procedure is employed to eliminate the error.The simulation results on four test systems show that TSMILP makes satisfactory performances,in comparison with the existing methods.

煤炭港口设备维护调度优化研究

文中从实际应用场景出发,研究了带维护资源限制的煤炭港口物流网络维护问题.设计了基于Benders分解的混合整数线性规划算法,在实际数据的基础上设计了不同规模的测试用例,并通过计算实验验证了方法的正确和有效性.

计及用户停电损失的动态经济调度方法

针对目前动态经济调度在旋转备用配置上存在的问题,提出一种计及用户停电损失的动态经济调度方法。该方法不再预先指定系统的备用需求,而是通过系统的电量不足期望(expected energy not supplied,EENS)与停电损失评价率(interrupted energy assessment rate,IEAR)将调度所对应的用户停电损失期望(expected customer interruption cost,ECOST)体现于目标函数中,在寻求扩展目标函数最小的同时自动为系统配置适宜备用。在解法上,通过对EENS指标的适当变换,使用户停电损失期望嵌入传统动态经济调度模型中,形成{0,1}混合整数优化问题,从而达到整体求解效果。在算法上,通过引入附加约束,将混合整数优化问题转化为连续变量的二次优化问题,采用解耦的原–对偶内点法求解。算例及其分析证明了该方法的有效性和可行性。

考虑风电和负荷波动及N-1故障的发电备用优化方法研究

基于风电与负荷预测误差的统计分布,确定合理的区间数;采用区间数优化方法,同时考虑备用优化配置中的电网安全约束、故障场景下的网络拓扑结构变化以及连续波动场景与瞬时离散故障场景下的爬坡约束,建立考虑风电和负荷波动及系统N-1故障多场景的备用容量优化模型,并运用benders分解方法减小求解规模。从时间维度与空间维度将机组出力与备用容量及其在机组间的合理分配进行统一优化,保证系统在各场景下的自愈校正能力。通过IEEE 39节点算例验证该文所提方法的有效性和优越性。

基于等响应风险约束的动态经济调度

动态经济调度中确定性的旋转备用处理方法,无法将系统各时段的响应风险维持在一定水平。由此,文中提出一种基于等响应风险约束的动态经济调度方法,使备用容量可以根据系统的运行状况自动调整,将系统各时段的响应风险维持在给定水平。采用电力不足期望(EDNS)作为系统响应风险指标,通过引入{0,1}变量导出EDNS指标的解析表达,使给定的EDNS指标限值可以作为约束嵌入传统动态经济调度中形成标准的{0,1}混合整数优化问题,达到响应风险评估与调度决策同步完成的目的。对于所形成的{0,1}混合整数优化问题,引入附加约束将其转化为已有成熟算法的非整数二次优化问题,并采用原—对偶内点法进行求解。算例分析表明了所述方法的有效性。

基于成本效益分析的风电?抽水蓄能联合运行优化调度模型

由于难以全面和准确地考虑系统的多种不确定因素,如风电、负荷的预测误差和常规机组的强迫停运,现有基于确定性旋转备用的风电–抽水蓄能联合运行优化调度模型无法从兼顾系统运行的经济性和可靠性方面最优确定风蓄联合运行方式。为此,提出了基于成本效益分析的考虑风蓄联合运行的机组组合新模型。该模型首先在计算系统的失负荷风险时对现有多场景概率风险分析方法进行改进,使其能够同时考虑服从不同概率分布的风电功率和负荷预测误差以及机组强迫停运,并通过成本效益分析实现常规机组发电成本、期望停电成本与抽水蓄能机组的运行成本三者之和最小的目标,再采用混合整数线性规划方法求解模型,确定风蓄联合运行方式和系统的旋转备用容量。仿真分析表明,通过优化旋转备用的配置,该模型在确定风蓄联合运行方式时能更全面地考虑系统运行的经济性,并能更准确地分析其对系统运行成本的改善。

多级煤炭物流网络优化选择模型的构建与应用

通过分析认为,物流系统总费用最小化是煤炭物流网络优化设计的主要目标,运输费用、储存费用、物流设施建设费用、订货费用是煤炭物流系统最主要费用,其中以运输费用份额最大,约占53%。给出了煤炭物流系统物流费用的定量计算方法,以客户需求、订货方式、资源供应、建设资金等为主要约束条件,应用混合整数规划方法,建立了多级煤炭物流网络优化模型,并对山西煤销集团阳泉公司的煤炭物流网络进行了应用分析,结果表明构建的煤炭物流网络优化选择模型能有效降低煤炭物流费用。

计及线路保护反时限特性的备用优化模型

针对故障状态下传统备用配置比例较高而导致经济性差的特点,计及线路保护的反时限特性,建立了故障状态下电力系统备用协调经济调度模型。该模型以最小化发电成本和备用成本为目标函数,常规机组性能、网络安全等为约束条件,并结合线路保护的反时限特性将线路潮流约束按备用响应时间松弛转化为对应时间尺度可承受的热稳定极限值,从而综合求解不同响应速度备用的协调优化经济调度问题,提高备用配置的经济性。该模型是一个混合整数线性规划问题,需要将模型中的非线性式进行线性化或近线性化,并调用商用混合整数线性规划CPLEX求解器进行求解。最后,通过IEEE 6机30节点进行算例仿真,验证了该模型的合理性和方法的有效性。

基于净负荷分步建模的旋转备用优化确定风险分析方法

由于采用净负荷预测误差模型描述风电和负荷共同预测误差,优化系统旋转备用配置的多场景概率风险分析方法尚难以全面考虑风电的不确定性,如从网络安全和经济性方面必须考虑的弃风因素以及风电功率预测误差存在的非正态分布情况。为此,基于分步建模的策略改进多场景概率风险分析方法中净负荷预测误差模型,使其在计算系统失负荷风险时能够计及弃风和考虑不同类型概率分布的风电功率预测误差,并将弃风惩罚成本引入机组组合优化模型的目标函数中,以实现风电功率的合理消纳和系统旋转备用的优化确定。采用混合整数线性规划方法,对含风电场的IEEE-RTS 26机测试系统进行仿真分析,验证了改进模型的有效性。

考虑旋转备用约束的含风电场电力系统短期经济调度模型

并网风电场输出功率的随机性与波动性给电力系统经济调度带来了严峻挑战,建立一个考虑旋转备用约束的含风电场电力系统短期经济调度模型.在自回归滑动平均模型的基础上得到风速的概率分布,结合风机出力和风速的对应关系,获得风电场出力的概率分布;基于该分布,在经济调度模型中加入一种基于风电实际出力低于计划出力的惩罚函数,并在约束条件中增加与风电实际出力大小有关的额外旋转备用容量约束;采用混合整数规划方法求解该经济调度模型.将模型应用于一个含风电场的10机算例系统计算分析,结果表明,该模型可以在保证系统可靠性要求的基础上,实现经济性最优的目标.

考虑配电网安全校核的分布式能源聚合商参与市场竞标的双层混合整数优化模型

由于大多数分布式能源都接入到配电系统中,分布式能源聚合商的策略性竞标行为会对配电系统的运行产生重大影响。因此,分布式能源聚合商的市场竞标问题需要考虑配电网安全校核的影响。将配电系统安全校核混合整数优化问题作为下层问题引入,将分布式能源聚合商作为价格制定者在日前能量和备用联合市场的竞标行为建立为一个上下层均同时包含连续和离散变量的双层混合整数非线性规划模型。然后采用传统的Karush-Kuhn-Tucker重构法将该双层混合整数非线性规划模型转化为上下层均同时包含连续和离散变量的双层混合整数线性规划模型。再采用基于松弛技术的双层重构和分解法求解。最后,对一个实际输配联合系统进行了案例分析和算法有效性验证。

风电动态接纳区间与备用的协调优化

针对风电的随机性、波动性,根据风电功率预测误差概率分布及功率波动概率分布与备用需求变化间的关联关系,建立并网风电的备用需求模型,定量地表示风电出力的不确定性。为解决风电消纳问题,在调度决策中,将风电视为可"主动"参与调度的电源,构建风电动态接纳区间与备用协调优化的调度模型。模型计及风电的不确定性,通过制定合理的风电并网容量区间计划和机组出力计划,在保证系统运行安全性的同时兼顾了系统运行的经济性。通过修订后的IEEE6节点、IEEE118节点算例系统的仿真计算,验证所提模型的合理性和方法的有效性。研究结果为含大规模并网风电系统最大程度地合理消纳风电提供了方法。

发电机组旋转备用宽度的概念、性质及应用(二):在具有正负旋转备用约束机组组合中的应用（英文）

该文是两篇系列论文中的第2篇,论述在第1篇中提出的机组旋转备用宽度概念在具有正、负旋转备用约束机组组合问题求解中的应用。正、负旋转备用约束是系统接入大规模出力高不确定性电源后,机组组合问题中常见的重要系统约束,该文提出此类问题可行解的解析充分必要条件。该条件由与机组启停状态有关的5个线性不等式组成,不等式中包含了机组旋转备用宽度在内的若干参数。这组充分必要条件可作为有效不等式使用,数值测试发现,将该组不等式加入原始机组组合模型后,求解机组组合问题的商业优化软件包的计算效率可明显提高,同时发现该可行性条件提供了一种判定机组组合解鲁棒性的高效途径,可直接用于基于多场景的机组组合随机规划模型中。

考虑复杂需求特性的多级煤炭供应链网络优化

由于不同燃煤设备与装置对煤质的要求存在差异,需要将不同类别、品质的煤进行配煤加工,以满足客户差异化需求并减少环境污染。考虑到这一复杂产品需求特性,结合配煤加工与流量平衡等特有约束,建立了新的四级煤炭供应链网络混合整数规划模型,以确定网络中的矿井、物流转运中心与配煤加工中心的数量、位置及规模,并分配各条网络路径上的合理煤炭流量。鉴于问题的NP-hard特性,设计了一种遗传算法,对染色体采用了新的编码结构,并结合贪婪启发式算法生成初始种群,提高了求解效率。大规模实验算例表明,该算法的求解质量明显优于混合遗传算法与模拟退火算法;同时,随着算例规模的增大,与LINGO软件相比,算法在计算时间方面的优势越来越显著。

多阶段煤炭供应链网络设计及其遗传算法

煤炭供应链网络设计旨在为大型煤炭集团选择合理的设施网络布局与最佳运量,以便提高效率并降低成本。考虑配煤加工与流量平衡等特有约束,建立了煤炭供应链网络混合整数规划模型,其优化目标是最小化固定设施成本、运输总成本与采购成本。考虑到模型求解的复杂度,设计了一种遗传算法,结合优先权与整数规则对染色体进行了编码与解码。实验算例表明所建立的模型能够真实地模拟煤炭供应链网络中设施布局与最佳运量的决策环境,其算法能够在允许的运算时间内获得稳定的满意解,随着算例规模的增大,其计算时间与优化结果均优于LINGO软件。

多类型煤炭海运运输库存管理一体化模型

针对大型发电集团煤炭采购海运总成本较高、库存积压严重的问题,提出海运运输库存管理一体化的三层混合整数规划模型。该模型基于多配送中心至多电厂码头的物流配送网络,考虑实际海运中复杂的船舶构成及电厂码头靠泊限制,采用混合整数规划方法,以调度周期内发电集团总部煤炭采购运输成本总和最小作为第一优化目标,以船运公司航次运行总费用最小为第二优化目标,并考虑电厂码头库存成本及库存不平衡惩罚,采用分层序列优化方法对该模型进行求解。基于国内某大型发电集团及其下属12个电厂的实验结果表明:该模型在避免煤炭短缺及库存爆仓的同时,降低供应链系统总费用800万元,减少由等待泊位引起的滞期费用195万元,降低电厂码头平均库存量30%;分层模型可有效降低由统一建模带来的管理难度及求解复杂度,特别适用于多电厂码头的复杂煤炭海运问题。

含抽水蓄能电网安全约束机组组合问题的混合整数线性规划算法

抽水蓄能机组的投运对电网发电调度计划的制定具有很大影响,建立了含抽水蓄能机组电网的安全约束机组组合模型。以考虑了抽水蓄能机组启停费用的所有机组总运行费用为目标函数,根据抽水蓄能机组的不同运行工况给出旋转备用容量的解析表达式,同时在系统功率平衡约束中考虑了网络损耗的影响,并考虑了抽水蓄能机组的运行调度约束及网络安全约束。为了保证模型求解的可靠性和提高模型求解的计算效率,将目标函数进行分段线性化,并根据抽水蓄能机组的运行特点将其旋转备用容量约束等价转化为线性表达式。同时采用一种动态分段线性化方法近似逼近网络损耗,从而将机组组合模型转化为混合整数线性规划模型,并采用成熟的数学优化求解器CPLEX进行求解。对某实际23机306节点电网算例的计算结果表明,所提出的混合整数线性规划调度模型的网损逼近效果合理正确,算法求解速度快,具有较好的工程实用价值。

火电厂动力配煤优化模型研究

针对某火电厂配煤方案的要求,通过引入0-1型整数变量,实现了对混煤中单煤数目的限制,并且在分析现有单煤与混煤煤质关系的基础上,设计了基于配煤成本最低且单煤资源受限的0-1混合整数规划模型.为了获得更低的配煤成本,结合企业自身技术改造和设备升级等方法,在允许混煤煤质参数溢出给定边界值的情况下,通过在目标函数中加入相应的罚函数,修正了上述模型.最后经CPLEX求解,获得了成本更低的配煤方案:标煤单价下降了3.6%,而混煤煤质参数的变化不超过给定边界值的0.4%.