含分布电源配电网多时段线性化二阶锥松弛算法研究

针对分布式电源接入配电网影响系统电压分布和潮流分析、造成系统电能质量下降的问题,建立系统优化模型,对系统电压、潮流进行分析与优化,提出含分布式电源的配电网多时段线性化二阶锥松弛优化算法。对分布式电源接入的配电网进行潮流分析,建立分布式配电网最优潮流优化模型;对分布式配电网潮流优化模型进行简化处理,针对潮流分析中非凸非线性,提出多时段二阶锥松弛优化算法;针对电容器组、有载调压变压器的非凸非线性问题,进行分段线性化处理。仿真结果表明,提出的算法能合理调度有载调压变压器、电容器组和分布电源的出力,有效降低网损,减小电网电压偏差。     

一种基于二阶锥规划的配网无功优化算法

在深入分析分布式电源并入配电网对电压的影响基础上,考虑逆变器的快速控制和无功特性,建立了配电网电压无功优化模型,提出一种基于二阶锥规划的配电网无功优化算法,对原始非凸、非线性、NP-难的潮流优化模型进行松弛变换,得到易于求解计算、收敛效果好的二阶锥规划模型,通过IEEE 33节点配电系统算例的计算和分析,表明逆变器参与电压无功优化能够有效地进行电压调节和降低网络损耗,证明了所提优化方法的有效性。     

一种基于二阶锥规划的配电网无功优化算法

在深入分析分布式电源并入配电网对电压的影响基础上,考虑逆变器的快速控制和无功特性,建立了配电网电压无功优化模型,提出一种基于二阶锥规划的配电网无功优化算法,对原始非凸、非线性、NP-难的潮流优化模型进行松弛变换,得到易于求解计算、收敛效果好的二阶锥规划模型,通过IEEE 33节点配电系统算例的计算和分析,表明逆变器参与电压无功优化能够有效地进行电压调节和降低网络损耗,证明了所提优化方法的有效性。     

基于二阶锥规划的无功补偿器选址定容策略

针对动态无功补偿装置选址和定容策略存在求解速度慢、参数选择困难等问题，提出了基于混合整数二阶锥规划（mixed integer second order cone programming，MISOCP）的动态无功补偿器选址和定容策略。首先,以配电网优化周期内的有功功率损耗最小和节点电压偏差最小为目标函数建立混合整数非线性规划（mixed integer nonlinear programming，MINLP）优化模型；其次,通过相角松弛和二阶锥松弛两步松弛法，将MINLP模型转化为MISOCP模型；然后,通过ε-松弛的方法将MISOCP模型转化为混合整数线性规划（mixed integer linear programming，MILP）模型，调用商业求解器求解；最后,在IEEE 33节点和IEEE 69节点的配电系统中进行测试，将模型求解时间、有功功率损耗量和节点电压偏差值作为评价指标，与运用求解器求解MISOCP模型、粒子群算法（PSO）和模拟退火粒子群算法（SA-PSO）求解MINLP模型的方法进行比较。结果表明,所提方法的模型求解时间和求解效果明显优于其他方法，验证了所提方法的可行性和有效性。所提出的多部松弛方法在保证得到最优解的同时简化了模型求解难度，缩短了模型求解时间，为配电系统的无功补偿提供了有效依据。     

钢框架结构离散优化问题的理论下界

针对两种典型的钢框架结构离散优化问题,即柔度约束的最小体积问题和体积约束的最小柔度问题,提出了基于凸组合的线性松弛方法,将关联离散变量进行线性松弛,进而将非线性、非凸的离散优化问题转化为松弛的凸规划问题.其中,体积约束的最小柔度问题可松弛为二阶锥规划问题,柔度约束的最小体积问题可松弛为半定规划问题.采用成熟的优化求解器,就可以得到两类凸规划问题的全局最优解,也就是原离散优化问题的理论下界.以一跨四层钢框架的离散优化问题为例,用所提出方法进行求解,并用枚举法和遗传算法对优化结果进行验证.数值结果证明,所提出方法可以快速得到离散优化问题的理论下界.     

基于二阶锥规划的有源配电网多时段负荷恢复方法

考虑有源配电网中多种可调度资源及其故障状态下的运行模式,本文提出了一种基于二阶锥规划的有源配电网多时段负荷恢复方法.充分考虑光伏、风电等间歇性分布式电源的时序特征,建立了有源配电网多时段负荷恢复模型,将供电恢复与孤岛划分统一建模,为含有大量整数变量的非凸非线性规划问题,进一步提出线性化和二阶锥松弛转化方法,得到可快速求解的混合整数二阶锥规划模型;基于改进的IEEE33节点算例,验证了本文提出的负荷恢复方法在不同故障场景下的有效性.结果表明,本文方法通过网络重构、储能系统以及可控分布式电源的协同运行,能够在负荷所在区域完全失电时,通过孤岛运行模式,负荷恢复比例由50.1%提高至65.9%;在部分失电的情况下,通过供电恢复策略,将配电系统恢复供电比例由51.8%提高至86.5%,有效提升故障状态下系统的负荷恢复水平.     

主动配电网二阶段安全优化调度研究

为应对大规模新能源的接入,以IEEE 33节点配电网模型为基础,添加了可调度负荷和无功调压设备,基于二阶锥支路潮流模型,构建了主动配电网日前-日内调度模型。日前阶段以综合运行成本为优化目标,对配电网各设备未来24 h的出力情况进行调度。日内滚动优化调度阶段,则将储能设备、电动汽车以及电容器组的日前调度结果作为约束条件,以电压稳定性、网损和新能源利用率为优化目标。可调度负荷接入后,日前调度的新能源消纳率提高了4.41%,购电成本从472.03元降至446.90元。与日前调度结果相比,日内调度中新能源消纳率降低0.53%,各节点电压偏移最大值从0.060 0降至0.025 3。实验结果表明,提出的二阶段调度模型电压偏移较低,同时新能源利用率较高。     

求解二阶锥绝对值方程的一种松弛的非线性PHSS类迭代方法

本文主要针对二阶锥绝对值方程问题的求解,提出了一种松弛的非线性PHSS类迭代方法,并给出该方法在一定条件下的收敛性结论.同时,通过数值试验进一步验证了该方法的可行性、鲁棒性和高效性.     

带网损修正项的微电网线性化最优潮流

潮流方程的非线性导致最优潮流(OPF)问题为非凸非线性优化问题,计算复杂且无法求得全局最优解。为解决这个问题,提出了一种基于分层控制的带网损修正项的微电网线性化潮流模型。利用线性规划方法,在此线性化潮流模型基础上建立了考虑网损修正的微电网OPF模型。最后通过商业优化求解软件进行算例分析,结果表明该模型比其他线性近似模型拥有更高的精确度,同时较非线性OPF有着更快的计算速度,故所提的考虑网损的线性化最优潮流模型可用于解决微电网中的OPF问题。     

基于鲁棒优化的配电网中分布式光伏准入容量研究

为解决配电网中分布式光伏最大准入容量的问题,以系统安全运行为约束建立分布式光伏准入容量的鲁棒模型。为了适应新型配电网,协调系统安全性与分布式光伏准入容量之间的矛盾,在评估分布式电源准入容量时考虑包含有有载调压变压器和静止无功补偿装置等主动管理手段的网络拓扑,并建立鲁棒性指标实现不确定区间可调节鲁棒优化。通过鲁棒线性优化方法将不确定模型转化为确定的混合整数线性规划进行求解。以改进的IEEE33节点为例,通过比较本文提出的算法及随机规划算法,验证了本文所建模型的可行性和有效性。     

考虑电动汽车充电桩无功响应的优化调度策略

随着电动汽车的普及,大规模电动汽车入网对配电网造成的影响愈加明显.在该背景下,提出了考虑电动汽车充电桩无功响应能力的充电站实时滚动优化调度策略,充分考虑电动汽车的时空分布特性以及充电站与电网之间的有功无功交互能力,建立双层模型分别从时间和空间上对充电站的有功无功进行优化调度.分别采用二次规划、二阶锥规划对上、下层模型进行求解,最后以改进的IEEE33节点配电网系统进行仿真,仿真结果表明该策略可以有效降低系统负荷峰谷差,减小系统网损,改善系统电压水平.     

基于知识图谱的主动配电网电压控制策略

随着新能源大规模接入以及负荷的随机波动性,对配电网的电能质量提出了更高的挑战及要求。主动配电网控制无功调压设备抑制电压波动通常转化为混合整数规划问题,难以做到实时控制且需频繁进行复杂计算。本文从历史数据中提取源荷状态,生成基于二阶锥最优潮流模型的电压控制策略,构建以调压装置状态、系统数据与控制策略为核心实体的配电网电压控制知识图谱;在实时电压控制时,基于控制策略子图匹配及数据检索算法,以当前网络状态匹配知识图谱中相似状态,进行安全校验和优化求解,并更新知识图谱中的状态策略。同时,在无功设备调节过程中增加人机交互环节,对于时间尺度、电压及设备动作及关键点电压实现精准控制。基于改进IEEE系统算例的仿真结果表明,所提出的基于电压控制策略知识图谱的检索方法及交互策略能够有效提升配电网无功电压控制策略生成效率,并具有不同场景适用性。     

DC规划的整体算法

通过对DC规划问题目标函数的线性下界估计,建立了DC规划的松弛线性规划,给出了 DC规划问题的一个新的整体优化算法.并通过对松弛线性规划可行域的细分以及一系列松弛线性规划的求解过程证明了算法的可行性,实例显示算法对大规模问题也是有效的.     

线性比式和分式规划问题的分支定界算法

针对线性比式和问题(P)提出一种新的分支定界算法,并进行数值验证.该算法把问题转换成等价问题,并利用线性松弛技术建立问题的松弛线性规划,从而将原始的非凸规划问题归结为一系列线性规划问题,通过可行域的连续细分以及求解一系列线性松弛规划,得出的算法收敛到问题(P)的全局最优解.数值算例结果表明算法是可行有效的.     

考虑供需互动的含分布式电源配电网网架规划

通过分析供应侧电源出力特性和需求侧负荷响应特性,搭建了考虑DG主动管理和需求侧管理的配电网网架双层规划模型。上层以年初始投资成本最小化为目标函数,考虑了网络辐射状连通性约束;下层以综合运行成本最小化为目标函数,考虑了网络潮流、安全运行等约束。上下层模型分别采用Prim最小生成树算法及二阶锥规划法进行求解。最后结合某地区29节点配电网进行仿真验证,结果表明,该模型能有效促进DG消纳,提升含DG配电网规划的经济性。     

求解最优潮流全局最优解的二阶半定规划方法

【目的】半定规划凸松弛方法是求取电力系统最优潮流(Optimal power flow, OPF)问题全局最优解的有效技术手段，但解的秩为1的条件难以满足，导致应用具有一定的局限性。针对这一求解困境，提出了一种新的半定规划凸松弛方法。【方法】基于变量扩展，将原变量对应的二阶单项式扩展为新的变量，扩展后可构造一阶及二阶的半正定扩展矩阵，在此基础上将不等式约束转化为矩阵不等式约束，从而形成二阶半定规划凸松弛模型。【结果】为验证所提方法的有效性，求解了常规半定规划方法应用失败的一些反例，结果表明：二阶半定规划松弛模型能更可靠地求得秩为1的扩展矩阵，从而直接获得原OPF问题精确的全局最优解。【结论】二阶半定规划松弛方法为电力系统OPF问题提供了一种更可靠的全局最优算法，具有更好的应用前景。     

线性两比式和的全局优化新算法

对线性两比式和这一非凸NP-困难的优化问题提出新的全局优化算法.首先把原问题等价地转化为一维参数优化问题.设计了巧妙的下界估计方法,在此基础上提出相应的分支定界算法,该算法最坏情况下可需要O(1/ε)迭代步以求得ε-近似全局最优解.数值结果表明,提出的新算法优于商业软件包BARON.此外,针对线性两比式和问题的一个具有隐凸性(等价于一个二阶锥规划)的应用特例,分支定界算法比基于CVX平台调用SDPT3求解相应的二阶锥规划等价模型效率更高.     

具有补偿的两阶段随机二阶锥规划问题的一个等价形式

确定的二阶锥规划(DSOCP)是一类凸优化问题,为处理DSOCP的数据的不确定性,具有补偿的随机二阶锥规划问题备受关注.有许多重要的实际问题,如随机欧几里得设施位置问题、具有损失风险约束的投资组合优化问题、最优覆盖随机椭球问题等均可建模为具有补偿的随机二阶锥规划问题,有效求解方法多为内点法.讨论具有补偿的随机两阶段二阶锥规划问题,在Slater约束规范条件下,探讨了第二阶段问题的对偶问题及最优值函数的次微分性质,在随机变量的概率分布具有有限支撑的条件下,给出了两阶段随机二阶锥规划问题的一个等价的线性二阶锥规划问题.     

含电动汽车的主动配电网优化调度

电动汽车随机充电功率会影响主动配电网优化调度,为了解决这一问题。提出了含电动汽车的主动配电网优化调度模型,模型分为两个目标函数。首先,需要以负荷曲线的最小方差优化电动汽车的充电功率作为优化调度之前的目标函数,可以获得电动汽车连接电网的时间和充电功率。然后,建立以分布电源功率为控制变量使得配电网运行成本最低的主动配电网日前优化调度模型。最后,建立的模型在IEEE33节点配电网系统中进行多场景分析电动汽车对主动配电网优化调度造成的影响,并采用CPLEX优化规划软件来求解模型。结果表明:所建立的模型和方法不仅可以保证配电网经济运行,而且还能有效的利用电动汽车的充电来减少配电网负荷曲线的方差。     

考虑负荷类型的配电网三相潮流计算方法

针对传统的牛顿拉夫逊法三相潮流计算时存在运算量大、效率低且无法处理实际配电网中不同负荷类型的问题,提出一种考虑负荷类型的三相潮流计算的改进的牛顿拉夫逊法;该算法采用由恒功率负荷、恒电流负荷及恒阻抗负荷结合起来组成的多项式模型,并在传统的牛顿拉夫逊法的基础上将雅克比矩阵简化分裂,对分裂后的矩阵求解,从而提高三相潮流计算效率;通过对青海省黄化电网康三路10 k V线路进行潮流计算,验证该算法的可行性及有效性,并分析系统电压与负荷类型的关系。结果表明:该算法能处理含不同负荷类型的三相配电网系统;恒功率负荷比例的减少使得系统节点电压增大。