基于灵活性和经济性的可再生能源电力系统扩展规划

风电、光伏等可再生能源的大规模并网为电力系统的规划与运行带来极大的不确定性.为了增强高比例可再生能源电网应对不确定事件的调节能力,保障系统的安全经济运行,需要提升电力系统的灵活性.首先,从线路传输能力和安全运行的角度定义电网灵活性指标.在此基础上,考虑系统经济运行策略,以灵活性、投资成本、运行成本和可再生能源弃用量最优为目标,提出一种基于灵活性和经济性的多目标输电网双层规划模型.采用NSGAII优化算法对该模型进行求解.最后,以改进的Garver-6和IEEE RTS-24节点可靠性测试系统为例,分析所提模型的有效性.结果表明,规划方案能够有效提升电网传输能力,降低可再生能源弃用率,增强电网运行的灵活性和经济性.     

含流域梯级水电的水火风联合低碳调度模型

针对大规模风电并网导致的电力系统运行风险和水电、风电出力的互补特性,提出一种计及风电出力不确定性的含流域梯级水电的水火风联合低碳调度模型。采用高斯混合模型-吉布斯采样法生成融入不同时间尺度关联特性的风电出力动态场景集。综合考虑水头、流量多重因素及多种复杂运行约束的影响,建立流域梯级水电站群耦合模型。在此基础上,构建以基准风电场景下机组发电、排放成本和风电动态场景下机组调整成本为整体优化目标的两阶段随机规划调度模型。以改进的IEEE-24节点系统为例进行仿真分析,验证了所提模型的有效性,从而为大规模水火风互补发电系统的联合优化调度提供了参考。     

基于Voronoi图和离散微粒群优化算法的UCAV攻击轨迹决策

根据UCAV可发射区简化模型,提出了UCAV攻击轨迹决策问题。提出了UCAV攻击轨迹决策的分层设计方法,并将其转化为优化问题。首先根据已知的飞行环境,采用Voronoi图生成初始轨迹;然后通过建立攻击轨迹约束条件模型、飞行距离模型和威胁模型,以飞行距离和威胁代价为优化目标函数,构建了UCAV攻击轨迹决策模型,并在此基础上提出了一种离散微粒群优化(Discrete Particle Swarm Optimization, DPSO)算法对攻击轨迹决策模型进行求解。仿真结果表明,通过Voronoi图和DPSO算法能够较好地解决UCAV攻击轨迹决策问题,并能够在多约束条件下对目标函数进行组合优化。     

计及风电消纳下基于纳什议价理论的多综合能源系统协同运行

为有效提高多个电热综合能源系统(HE-IES)的能源利用率,针对计及风电消纳下多个HE-IES协同运行的成本分摊问题,提出一种基于纳什议价理论的多HE-IES的多目标优化运行模型。构建多HE-IES的框架,针对HE-IES内燃气轮机、热泵、电储能、热储能等设备进行建模,并建立多个HE-IES间、HE-IES与配网间的功率交互模型;以多HE-IES的运行成本与风电消纳作为指标,通过多目标加权规划法建立多HE-IES的多目标优化模型;进一步地,通过纳什议价理论建立多个HE-IES的合作博弈模型,通过数学转换将非凸问题转换为两个凸的子问题,实现每个HE-IES均达到帕累托最优,以保证各HE-IES参与合作的积极性。算例仿真表明,相比各HE-IES独立运行,所提模型使得总运行成本和总弃风成本分别减少了660.14与222.03元,使得每个HE-IES的运行成本与弃风成本分别减少了220.05与74.07元,实现了所有HE-IES的帕累托最优。     

电-气混合系统安全约束最优能量流的分布式计算

考虑了电力系统和天然气系统之间存在燃气发电机和电机驱动压缩机的耦合,建立了电-气混合系统安全约束最优能量流计算模型。模型以混合系统的总运行成本,即燃煤发电机组发电消耗燃煤的成本和天然气网从气源消耗天然气的成本之和为目标函数,同时考虑了电力系统和天然气系统中多个N-1故障的安全约束。首先,通过计及电力系统和天然气系统间交易的影响,对原优化模型的目标函数进行分离,并采用一阶泰勒级数展开,分别实现了对燃气发电机和电机驱动压缩机的耦合特性方程的线性化,使得可采用同步型交替方向乘子法(ADMM)对安全约束最优能量流计算模型进行分布式求解;然后采用GAMS软件中的CONOPT求解器分别对电力系统和天然气系统的最优能量流进行求解;最后以修改的IEEE39节点电力系统与比利时20节点天然气系统构成的电-气混合系统为例,对所提出的模型和求解算法的正确性和有效性进行了验证,计算结果表明所提出的模型和求解算法正确有效。     

电力经济环境负荷调度的模糊多目标模型

电力经济与环境负荷调度(Environmental/Economic Power Dispatch,EED)已成为当前经济与环境和谐发展下电力系统需考虑的问题。针对EED问题中以发电单元实际发电量作为决策变量的非线性燃料成本函数和微粒排放函数,引入模糊集方法构造发电单元实际发电量的模糊变量,以贴近电力系统中发电单元发电量的特点,使得EED问题的模糊化多目标模型更贴近实际,并采用一种改进遗传算法来找出EED问题模糊化多目标模型的优化方案。最后采用一个3发电单元的测试系统进行仿真并与其他方法进行对比,结果证明采用本文模型和方法得到的系统负荷调度方案在系统经济成本与微粒排放量上有明显的改善。     

基于生物地理学算法的微电网多目标优化调度

针对含风力发电机、光伏电池、微型燃气轮机、柴油发电机、蓄电池组成的微电网系统优化调度问题,设置系统相关约束条件,建立以运行成本最小、用户停电损失费用最小及环保成本最低的微电网多目标优化调度模型,采用生物地理学算法对模型进行求解;对某独立型微电网算例的单目标优化调度与多目标优化调度的仿真结果进行对比。结果表明:单目标下的微电网优化调度,虽然可以在单一方面达到最优,但是以其他目标的增加为代价;多目标优化调度综合考虑了微电网的经济性、节能型、可靠性之间关系,实现了运行成本、用户停电损失费用、环保成本下的全局最优,可根据用户的实际需求提供一种更合理的微电网优化调度方案。     

考虑消纳效益的多能源枢纽荷源协调优化方法

为进一步挖掘能源互联网多能源互补的潜力，提高能源系统的运行收益，降低运行成本，提出一种考虑消纳效益的多能源枢纽荷源协调优化方法。考虑多能源系统的约束条件，依据最小化住宅能量枢纽运行总成本构建住宅能量枢纽模型，以最大化工业能量枢纽运行总收益为目标构建工业能量的枢纽模型。根据上述两层模型的约束条件得到荷源协调优化运行中存在的问题，采用多目标加权寻优算法，设计多目标混合整数线性规划模型，实现荷源协调优化。仿真实验结果表明：所设计的考虑消纳效益的多能源枢纽荷源协调优化方法可促进可再生能源的消纳，降低多能源枢纽的运行成本，有效减少开销，提高能源系统的运行收益，为多能源枢纽的经济运行及荷源协调优化提供了新的技术途径。     

考虑CO2排放成本的风储联合调度优化

储能系统越来越多地应用于电力系统,其与风电配合可以减少风机出力的波动性,因此有必要对风电储能联合调度。提出了一种考虑CO_2排放成本的风电储能联合调度优化模型。首先说明了CO_2排放成本。然后建立了以火电机组成本费用、排放成本、火电机组启停成本、风机成本、电池成本最小为目标,考虑有功功率平衡约束、风机出力约束、火电机组启停约束、电池储能充放电约束等条件的优化模型。接着利用非线性遗传算法对本文所建模型进行求解。最后在IEE30节点中进行仿真分析,说明了所提方法的正确性和有效性。     

考虑成本的资源受限多项目优化调度研究

文章针对资源受限多项目优化调度问题,考虑到多项目调度过程中发生的成本,提出一种综合考虑多项目延迟成本、可更新资源闲置成本和可更新资源转场成本的多项目优化调度模型。该模型理论上实现了多项目在成本目标最小情况下的优化调度方案,设计混合蚁群算法对该模型进行求解,通过实例验证了模型的有效性,结果证明对实际调度有指导意义。     

计及经济效益的分布式电源多目标优化规划

建立了分布式电源(Distributed Generator,DG)多目标多约束的优化数学模型,以配电网有功损耗费用最小、分布式电源运行费用最小和系统有功网损最小作为目标函数,考虑功率平衡、电压越限等约束条件,采用线性加权的方式将多目标转化为单目标,并采用量子粒子群算法实现了上述目标的优化.通过对IEEE33节点系统仿真结果表明,合理优化DG的位置和容量可有效降低系统的经济费用,提高配电网的优化经济运行.     

基于多目标粒子群算法的风光水火多源AGC协调优化方法

针对高比例新能源渗透背景下的常规AGC机组和新能源AGC机组协调控制问题,提出了基于"两个细则"的风光水火多电源AGC多目标协调优化方法,该方法在确保电网调频经济性的同时兼顾了电网的调频质量和网架功率传输能力。基于某地区长期AGC历史统计数据,分析了不同类型机组的调频特性,计算其调频指标;基于华中电网"两个细则"的要求,以电网的调频成本和网损成本、调频速度和调频精度为目标,建立了含风光水火的多目标AGC有功协调优化模型;结合某内陆地区网架结构和AGC数据,采用多目标粒子群算法进行模型求解,得到了各个AGC场站的有功出力,进而验证了文中提出方法的有效性。     

风电场储能系统的多目标优化调度策略

为了实现风电与储能联合运行的优化调度策略,首先综合考虑风电功率预测效果、并网功率波动和储能系统的出力水平等多个目标,建立风储联合运行的多目标优化仿真模型。然后运用马尔可夫模型预测风功率,同时基于有精英策略的非支配性排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)滚动优化风储并网功率,来获得风储系统不同运行策略。并通过优选储能系统运行参数,避免储能系统的过度充放电和进入死区。最后,将决策者的偏好嵌入到多目标优化过程中,针对优化解集的分布进行了对比分析,验证了偏好情况下的储能的针对性和有效性,实现了风储系统多目标偏好下的优化调度。     

基于负荷曲线分段的配电网无功优化策略

针对电网负荷的波动性,采取分时段无功补偿策略对改善电压质量和保证运行经济性具有重要实用价值。首先,基于典型日负荷曲线建立了负荷曲线的优化分段模型。在此基础上基于平均节点电压偏移灵敏度指标和网损灵敏度指标建立了无功补偿点的筛选确定方法,并以平均电压偏移和网损最小为优化目标建立无功补偿优化模型。其次,通过基于分解的多目标优化算法对所建立优化模型分别进行求解,可得出负荷曲线的分段点及每个负荷分段下对应的最优补偿方案。最后,以IEEE 33节点配网系统和实际电网仿真分析,验证了所建立优化策略的可行性和有效性。     

考虑需求侧响应的热电联供型微网经济优化运行

热电联供(combined heat and power,CHP)微网是提高可再生能源利用率以及实现能源转型的有效途径之一,具有广阔的应用前景。为保证其经济、灵活、高效运行,需对CHP微网进行合理的系统优化。为此提出考虑热、电负荷需求侧响应CHP微网多目标优化方法,热电负荷需求侧响应模型基于建筑物热力学模型,同时考虑可转移负荷的调度。在此基础上,建立基于热电负荷需求侧响应的多目标混合整数线性规划模型,采用所提复合粒子群算法求解。算例仿真结果表明,应用热、电负荷需求响应可以使供电、供热的灵活性大大提升,并且降低了系统经济运行成本。     

考虑配电网安全稳定运行的蓄热式电采暖多目标优化配置

蓄热式电采暖系统的不合理配置会对配电网的安全稳定运行带来不利影响。为此,提出一种蓄热式电采暖多目标双层优化配置模型。首先,根据历史数据计算出供暖季逐时热负荷需求,采用k-means聚类算法选取一定数量典型日场景;其次,以蓄热式电采暖系统投资成本、运行维护成本和线路负荷标准差最优为目标,建立一种基于配电网经济性和潮流均衡性的多目标双层规划模型。采用多目标粒子群算法求出Pareto最优解集,通过熵权-TOPSIS法从中选取最佳接入位置、功率和容量。最后,以改进的IEEE 33节点系统为例进行仿真分析,结果表明：该模型虽然增加了一定的经济费用,但明显改善了线路负荷分布,使配电网潮流更加均衡,保证配电网能够安全稳定运行。     

基于Tent映射NSGA-II算法的微电网多目标优化方法

为提高微电网运行的经济性、降低网络中的碳排放量和有功功率损耗,文中提出一种基于Tent混沌映射NSGA-II算法的微电网能量优化管理方法。该方法采用双层能量优化管理：上层采用模糊管理系统确定微电网运行模式,下层采用改进NSGA-II算法对能量进行优化管理。首先在多约束条件下,建立以微电网运行经济性、网络中碳排放量和有功功率损耗为目标函数的多目标优化数学模型。其次在多目标优化数学模型求解过程中,引入Tent混沌映射方法来增加NSGA-II算法的种群多样性,以提高算法的全局搜索能力,同时利用隶属度函数确定微电网能量优化管理策略。最后运用欧洲一典型微电网作为算例,验证所提出的能量管理方法、容量配置优化模型以及改进NSGA-II算法的合理性和有效性。仿真结果表明：改进NSGA-II算法具有良好的优化效果,使得微电网运行的经济性得到了显著提升,较传统算法提高了14.55%;碳排放量有所降低,较传统算法减小了3.10%,可实现对微电网多目标的优化。     

电力系统多目标无功优化研究

在传统无功优化模型的基础上,引入了静态电压稳定性指标,建立了综合考虑系统有功网损最小、静态电压稳定裕度最大和电压水平最好的多目标无功优化模型.基于Pareto最优概念的改进多目标粒子群算法应用到多目标无功优化的求解中,对IEEE30节点统进行了仿真计算.优化结果表明,该模型在实现系统经济运行的同时也增强了电网的电压稳定同时求得的一组最优解能够为优化方法的决策提供更多的有效参考,具有实际意义.     

考虑设备风险和风光不确定性的园区综合能源随机优化运行

综合能源系统因其能源梯级利用的高效性被广泛应用，而在运行过程中各设备的潜在故障风险与风光出力波动会成为系统供能稳定性的安全隐患。为此本文首先基于设备负载率建立了故障概率模型与设备风险模型。其次针对风光出力的不确定性采取蒙特卡洛采样法生成典型场景，建立了考虑设备风险与风光不确定性的综合能源多目标随机优化模型，运用分段线性化、宽容分层序列法将该模型处理为混合整数模型。最后通过算例仿真表明所提优化模型能够兼顾运行风险与经济成本，相较于传统经济调度，在总成本仅上升了9.6%时、设备风险降低了79.3%，证明了模型的经济性与安全性。     

考虑重构和分布式电源无功特性的主动配电网多目标日前调度

主动配电网的优化调度方案是配电网经济运行的核心,本文提出一种考虑配电网拓扑重构和分布式电源无功特性的主动配电网日前调度方案,建立配电网经济运行成本最小和系统网络损耗最小的多目标优化模型.该方案在资源优化配置时,考虑拓扑结构的改变对资源调度结果的影响,并且充分利用分布式电源的无功特性,尤其是常被忽视的风机和光伏的无功支持能力.通过该优化调度方案可确定配电网一天内各时段分布式电源的最优有功和无功出力、可中断负荷的参与量以及对应的各时段最优拓扑结构.该优化模型为非线性优化问题,采用万有引力搜索算法进行求解,最后通过修改的PG&E－69节点系统进行仿真验证.