发电机出力成本与负荷裕度置换度指标的NBI求解方法

在多目标优化中,帕累托前沿解集提供了目标函数之间非常有价值的妥协信息,是运行人员进行决策的基础,而NBI(normal boundary intersection)法是均匀产生帕累托前沿解集的有效方法。文中将NBI法引入有功出力优化中,并推导了基于NBI法的置换度指标求解表达式。该表达式可以直观地反映发电机出力成本与安全裕度之间的置换关系,为决策者确定优化方案提供参考依据。算例仿真结果说明了该方法的有效性。

耦合调峰与通航需求的梯级水电站群短期多目标优化调度的MILP方法

电网调峰任务与河道通航需求间的矛盾是水电航运梯级调度时所面临的突出问题,区间回水的顶托作用增大了该问题的复杂性。建立考虑回水影响的梯级水电站群短期多目标优化调度的混合整数线性规划模型,模型以剩余负荷平均距与下游尾水位平均距最小为目标,在将非线性约束通过函数聚合后,利用六面体栅格化技术与第二类特殊有序集约束方法实现该约束的线性化。利用法线边界交叉方法对模型进行求解。算例结果表明,所提方法可以充分计及回水顶托的影响,兼顾调峰与通航需求,高效求解多目标调度问题并获得较理想的结果。

考虑柔性负荷的多目标安全约束机组组合优化模型及求解

以系统的经济成本和CO2排放量最小为优化目标,兼顾发电侧与需求侧柔性负荷的双侧协调配合,建立了考虑柔性负荷的多目标安全约束机组组合优化模型。针对传统法线边界交叉(normal boundary intersection,NBI)法求解上述模型时出现的混合整数二次规划和混合整数二次约束问题,提出了引入分段线性化策略的NBI法,在保证计算精度的同时,大大提高了求解效率。对一个10机24时段算例进行了仿真计算,一方面证明了所提算法的有效性,另一方面表明柔性负荷调度有利于提高系统的经济性,降低系统的碳排放量;同时,需求侧柔性负荷的参与对减小负荷峰谷差、缓解负荷高峰期用电压力具有重要作用,并促进了风电的进一步消纳,有助于清洁能源的利用。

考虑风电接入的大型电力系统多目标动态优化调度

针对风电接入的大型电力系统,提出了以发电总燃料耗量、污染气体排放量和购电费用最小为目标的多目标动态优化调度模型,并考虑了抽水蓄能机组的实际运行特性对优化调度的影响。采用法线边界交叉法将多目标优化问题转换为一系列单目标问题,并采用原对偶内点法求解,从而获得均匀分布的帕累托最优解。根据熵权双基点法决策出折中最优解,为运行人员提供决策指导。在某省级电力系统上的计算结果表明,法线边界交叉法和熵权双基点法的结合能够快速、有效地求解电力系统多目标动态优化调度问题。

大电网多目标动态优化调度的解耦算法及并行计算

针对风电规模化接入,兼顾发电总燃料耗量、污染气体排放量和购电费用最小的大电网多目标动态优化调度模型,提出基于法线边界交叉(NBI)法和原对偶内点法的多目标解耦算法及并行计算。该算法首先根据NBI法的基本原理将多目标优化问题转换为一系列单目标优化问题,再根据内点法求解这类单目标优化问题时形成的修正方程系数矩阵的特殊结构,对修正方程进行解耦降阶处理,实现静态变量和动态变量的解耦分离,最后借助Matlab并行计算平台实现并行计算,快速有效地得到一系列均匀分布的Pareto最优解,为运行人员提供决策指导。在某省级电力系统上的计算结果表明,所提算法能够快速、有效地获取多目标动态优化调度问题的Pareto最优解集,具有很好的实用价值。

太阳能光热与风力发电协调优化控制研究

太阳能光热发电和风力发电的输出功率存在较大的随机性和波动性,考虑两者在时间上的输出功率互补性,充分利用光热发电的储热装置可形成光热和风能联合运行发电系统。提出了一种太阳能光热与风能互补发电的功率协调控制策略,从运行机理入手,在传统光热电站运行约束的基础上,提出简化后具有良好适应性的优化模型。根据联合系统输出功率波动方差最小和联合系统并网效益最大化构建多目标函数,采用法线边界交叉法的多目标优化协调控制光热发电和风力发电的输出功率。最后利用Matlab软件对所提模型及协调控制策略进行了仿真验证,结果表明,提出的优化策略可提高太阳能光热和风能的利用率和减小并网功率的波动,同时增加了光热风能联合发电系统经的济效益。

虚拟电厂源-荷协调多目标优化调度

借助虚拟电厂(virtual power plant,VPP)平台,兼顾多元互补的电源侧与综合考虑需求响应的负荷侧的双侧协调配合,在考虑VPP经济性与可再生能源消纳的基础上,增加环保性目标,建立VPP源-荷协调多目标优化调度模型。针对多目标优化问题,首先根据法线边界交叉法(normal boundary intersection,NBI)将其转化为一系列单目标优化问题,再利用自适应免疫遗传算法求解这类单目标优化问题,获得一系列均匀分布的Pareto最优解,最后根据层次-熵值组合赋权法决策出折中最优解。以某区域VPP为例进行仿真,验证所提方法可兼顾VPP的经济性、环保性与可再生能源消纳,同时表明源-荷协调运行的VPP,通过优化调度能有效提高可再生能源消纳水平,降低系统运行成本和对环境的污染。

基于安全低碳的发电权交易优化

为提高发电权交易系统的环保性和安全性,提出包含碳排放量和负荷裕度的发电权交易双目标优化模型,采用NBI法对模型进行求解,绘制Pareto曲线;计算碳排放量与负荷裕度的置换度指标,直观地反映两者之间的置换关系,为决策者提供判断依据,并利用IEEE30、IEEE118系统验证了模型的有效性及正确性。结果表明,该模型可为决策者确定系统的交易方案及机组的发电计划提供依据。

改进正交边界交叉算法及其在高频电磁场逆问题中的应用

针对高频电磁场逆问题分析复杂、求解缓慢等现有问题,以给定方向增益最大化,同时副瓣电平最小化为目标,建立10个同性线性点源天线阵模型,并提出一种改进的正交边界交叉(normal boundary intersection,NBI)算法。为克服原NBI算法收敛速度慢、一次运行只得到一个Pareto解等固有缺陷,该文将理想平面分化为若干子区域,将每个种群个体投影到理想平面上,根据其在理想平面上的投影进行分类及评估,并将分类及评估结果体现在母代选择中,以实现一次运行搜索得到全部Pareot解平面;其次,为避免早熟现象和增加种群多样性,提出双重外部档案概念,并引入一种新的精英策略。给出的典型数学函数验证了该文算法的快速性和有效性,高频电磁场逆问题的数值计算结果说明了该文算法的优越性和工程应用价值。

含风电场的交直流互联电力系统网省协调有功调度优化方法

针对含风电场的交直流互联电力系统网省协调有功调度问题,建立了以发电总燃料耗量和交直流联络线网损最小为目标的优化模型,并考虑了各省网为应对风电场出力随机性所需的旋转备用约束以及各省间交流联络断面的安全约束。决策变量为各省内机组出力调整量和各省间直流联络线传输功率调整量。提出了一种实用的对协调机组进行压缩选择的策略以降低决策变量维数,采用直流潮流模型近似描述交流联络线传输功率和有功损耗与节点注入功率之间的关系,并采用法线边界交叉法和原对偶内点法求解多目标优化问题以获得均匀分布的帕累托最优解集;根据模糊隶属度和熵权法从帕累托解集中选出折中最优解作为协调调度方案。对某一实际大型交直流互联电网的仿真结果表明了所提出模型和求解方法的有效性,并且表明折中最优解比协调前调度方案具有更好的经济性。

帕累托最优在新型蜂窝结构吸能盒防撞性能中的应用

为提升车辆在低速(通常小于15 km/h)碰撞工况下的防撞性能,该文给出一种新型蜂窝铝结构吸能盒。建立了低速碰撞仿真有限元模型,利用LS-DYNA进行碰撞分析。选取新型蜂窝铝吸能盒结构中钣金件的厚度、几何形状等设计参数,建立该问题的数学优化模型,利用帕累托最优理论和多目标遗传算法,得到该优化问题的帕累托解集空间,并运用标准边界交叉(Normal-boundary intersection,NBI)法找出最优设计方案。与传统结构吸能盒相比,在不增加结构质量的前提下,该吸能盒能够显著提升车辆在低速碰撞工况下的防撞性能。

Multi-objective Transmission Expansion Planning Considering Life Cycle Cost

为克服目前全寿命周期成本（life cycle cost,LCC）技术的应用局限于设备运行或维护阶段的不足,针对输电网整体建立一个3维LCC层级模型,包括时间维度、元件维度和费用维度。费用维度进一步分解为设备级、系统级、外部环境成本。研究了以可靠性为中心的维护手段的应用对维护成本的影响,利用电量不足期望值计算故障成本。在此基础上,对风电等4种不确定因素进行建模,建立以LCC成本最小和切负荷量最小为多目标的输电网机会约束规划模型。采用正态边界交点算法联合改进小生境遗传算法,对模型有效求解。最后,分别对18节点系统和77节点系统进行算例分析。研究结果给出了帕累托解集及推荐的最优规划方案;此外,LCC费用分解图表明了各费用的比重和影响,有利于指导未来资产管理。

含电转气的电-气互联系统多目标优化调度

在"能源互联网"背景下,提出一种计及经济、碳排放和削峰填谷目标的电-气互联系统多目标优化调度模型,通过电转气装置和燃气轮机的相互配合,电-气互联系统可实现风电消纳能力提高,系统碳排放降低以及净电力负荷曲线平滑等目的。采用改进的广义法线边界交叉法求解电-气互联系统多目标优化调度模型的Pareto前沿,为调度人员提供多样化的决策解选择。此外,针对传统多目标决策方法没有计及目标间的相关性,而不能有效协调多维相互冲突的目标,提出一种马氏距离双基点法用于选取折中解,以提高多目标决策的科学性。最后,采用修改的IEEE 39节点电网与比利时20节点气网耦合的电-气互联系统为仿真算例,验证所提模型的优越性以及广义法线边界交叉法和马氏距离双基点法对此多目标优化调度问题的适用性。