基于安全域的电力系统有功和无功定价

提出了一种新颖的基于安全域的有功和无功定价模型及相应的求解算法．在该模型中无功功率的生产成本采用机会成本．利用割集功率空间上的静态电压稳定域（CVSR）和注入功率空间上的实用动态安全域（PDSR）表示电压稳定约束和暂态稳定约束，使优化中此类约束的计及变得十分简易．在所建议的算法中，采用了对有功生产成本和无功生产成本解耦优化一迭代的处理方法．根据K-T优化条件，求得节点有功和无功电价及其与各种安全约束相关的分量．所得的分量电价可以反映不同节点的功率注入对每一种安全约束的影响，从而可以通过节点电价激励市场参与者积极参与维护系统安全．该方法已在10机39节点系统上的得到了验证．     

包含感应电动机模型的电力系统 暂态能量函数

研究了一种电力系统暂态能量函数构造方法, 该方法基于基尔霍夫电流定律, 具有简单而通用的特点, 能够统一目前已有的一些能量函数形式. 利用该方法, 推导了包含感应电动机模型的电力系统暂态能量函数, 并对其中的不可积项进行了近似处理. 在一个3节点电力系统以及WSCC 4机11节点系统中的仿真验证了能量函数的有效性. 该函数能够应用于多机大电力系统的直接法暂态稳定分析, 为研究发电机功角稳定和电动机负荷电压稳定之间的相互作用提供了一种工具.     

单一风电场的短期负荷调度优化策略

随着并网风电场数量迅速增加,单一风电场的调度水平需要提高.如何优化一个周期内风电场机组运行的数量与启停方案,迫切需要研究.针对风电场机组数量众多,调度方案解维数过高的问题,分析风电场机组负荷特性,提取机组负荷特征矩阵,运用FCM模糊聚类算法对风电场机组群进行分类;定义风电场机组运行相对损耗指标和启停相对损耗指标,在风功率预测的基础上,根据总调度指令,应用非线性规划理论建立风电场机组组合优化模型,运用模糊聚类算法和遗传算法相结合对模型进行求解.所建立模型和相应求解方法克服了风电场机组调度解维度过高带来的困难,获得了连续时期的风电场全部机组优化调度.最后,通过算例分析计算了某45MW风电场的多目标机组优化调度,验证了所提出算法的可行性和有效性.     

现代电力调度控制中心的革新——由EMS走向AEMS

分析揭示了现有（常规）电力系统的能量管理系统（EMS）功能与作用的局限性．对电力混成控制理论作了简明阐释．该理论是建立先进能量管理系统（AEMS）的基础，而AEMS的实施可实现电力系统多重目标趋优自动闭环调控．进一步论述了在调度控制中心实现由EMS到AEMS的跨越是电力调度与控制领域的一场重大革新．并指出EMS可看作是AEMS的有机组成，从而可在最大限度利用现有调度自动化资源的条件下，实现电力系统趋优闭环运行的AEMS．     

基于深度强化学习与演化计算的风-水-火混合增强智能调度

火电、水电和风电是我国电力工业系统的三大能源主体,根据风-水-火发电互补特性,建立联合优化调度模型对于降低电力系统运行成本以及促进新能源消纳具有重要意义.然而梯级水电站间的时空耦合性、风电的不确定性以及风-水-火多能源相互关联的复杂约束使得联合调度模型求解较为困难.因此,本文提出了一种基于深度强化学习(deep reinforcement learning, DRL)与演化计算的混合增强智能优化框架.该框架首先利用深度强化学习与风-水-火联合调度模型进行交互,并根据交互数据对联合调度模型复杂规律进行持续学习,优化自身控制策略,提高智能体泛化能力.此后,在解决实际调度问题时,为进一步提升算法的个性化能力,利用演化计算算法(particle swarm optimization, PSO)在经过训练的DRL上进一步优化调度方案,实现风-水-火联合调度的快速决策.算例分析表明,所提出的混合增强智能优化框架求解速度快、寻优能力强,提升了DRL优化性能的鲁棒性,提高了风-水-火系统运行的经济性及风电消纳能力.     

基于博弈论的电源、电网和负荷的适应性评价

由于电源容量和电网、负荷规模增大以及影响电网安全性、经济性的因素增多,认识电源、电网及负荷的相互作用及影响,对建立电网适应性的评价体系有重要意义.在建设及投资上,电源、电网及负荷隶属于不同的主体;在运行及收益上,三者必须遵守电力系统统一调控的准则,而各投资主体方的收益通过电量或电价联系.针对电源、电网及负荷投资方关注的投资收益,基于博弈论建立了变电容量、机组容量、负荷容量与投资收益关系的模型,提出了基于独立系统运行机构(ISO)调度模型和节点电价模型的电源、电网、负荷各方投资收益算法.通过算例的计算结果证明了电源、电网和负荷博弈模型及收益算法的有效性,同时分析了电源、电网和负荷三者间的相互作用及相互影响,找出了纳什均衡点和解释了各方的行为.电源、电网与负荷的适应性评价是大电网适应性评价的重要内容,本文的研究工作及成果可分析电源、电网及负荷的相互作用及影响,计算各种策略组合下各投资方的收益,为各方的决策提供依据.     

电力系统能量与备用联合优化与精确调度

随着能源与环境危机日益严重,如何建立精确调度模型成为电力市场逐步完善过程中的一个迫切需要研究的课题．目前广泛采用的建模方式是将时间离散化,建立离散时间调度模型,本文首先举例说明离散时间调度模型中所定义的备用容量上、下限存在不可达的情况,即离散时间调度模型中的备用容量上、下限约束条件不严格,从而造成实际调度时存在旋转备用容量无法满足实际需求的情况．通过对机组出力方式与爬坡率关系的详细分析,证明了任意调度时段内机组精确可达的备用容量上、下限与该时段首末时刻机组输出功率相关,并给出了精确可达备用上、下限的计算方法．基于上面的分析结果,建立了能量与备用联合优化与精确调度模型,该模型将能量与备用联合精确调度这样一个连续时间最优控制问题建模成一个非线性规划问题,从而极大地降低了问题的复杂性,避免连续时间最优控制问题所存在的求解困难．应用序列二次规划法对模型进行了数值求解,并对结果进行了讨论,进而验证了模型的有效性．     

电力系统中的混沌现象与小扰动稳定域

首先简要地回顾了电力系统小扰动稳定域(small signal stability analysis, 简记为SSSR)的研究现状，指出弄清电力系统混沌现象对SSSR边界组成影响的重要意义.接着，利用一个示例系统和非线性动力系统的相关分析方法研究了电力系统由单周期分岔到混沌的过程及其能量的变化规律. 据此做出了混沌现象仅在电力系统SSSR的HB界面之外的命题.基于这一命题，建议在实用的电力系统SSSR的研究中，排除对混沌现象的考虑，从而使实用的SSSR的研究工作大大简化.此外，还对混沌吸引子和极限环的伪稳定域进行了研究，进而剖析了现有文献关于混沌现象对SSSR边界影响的研究中出现错误的原因.     

基于价格协调的供需链宏观水平调度问题

供需链作为整体参与市场竞争要求企业能够相互协调，以达到全局优化．研究了一种针对按订单生产的汇集型供需链的协调优化方案，提出了组合订单竞争策略，建立了宏观水平调度模型．该方案通过松弛企业之间的交货期约束把供需链按企业分解为独立的子问题，从而可以使企业在协调中心的指导下，按照局部信息进行分布式决策，从而对试探订单进行分配，对合同订单进行调度．方案中对偶问题的优化是关键的理论技术，定义了广义对偶函数和广义代理次梯度，提出了一种不依赖于任何先验知识的变直径广义代理次梯度投影算法，并给出了算法的收敛性和收敛效率的证明．仿真算例结果表明，价格实现了收敛，订单分配和优化是合理的．     

太阳能辅助燃煤一体化热发电系统研究与经济性分析

进行了太阳能与燃煤机组集成方式和集成机理的研究．利用抛物面槽式集热器收集太阳能,在与燃煤机组集成时,考虑2种系统的物质流和能量流的匹配,进行了集成方案的拟定．在研究太阳能热发生系统的热力特性以及对火电机组热力性能影响的基础上,建立了一体化热发电系统拓扑结构与参数的综合集成优化模型,对大量的集成方案进行了模拟分析,总结了太阳能辅助燃煤一体化热发电系统的集成规律并揭示了其耦合机理．最后对这种一体化发电系统进行了经济性分析,结果表明,考虑了CO2减排带来的环境效益后,这种技术太阳能部分的LEC成本为0．098$／kW·h,低于单纯太阳能热发电方式SEGS成本0．14$／kW·h．     

基于模块双向迭代的电力系统仿真新算法研究

提出了一种基于模块双向迭代的电力系统暂态稳定仿真新算法. 首先将电力网络划分成以树形结构相联的多个子网, 将划分后的电力网络和发电机、励磁系统等元件分别单独处理为计算模块; 由各计算模块联接构成电力系统计算树; 而后通过沿计算树进行的前向简化和后向回代计算来实现电力系统方程的Newton法求解. 该算法有效提高了电力系统方程联立求解的效率, 为大规模电力系统并行仿真的实现提供了新方法. 在新英格兰测试系统和我国华北东北联网系统上对该算法进行了仿真测试, 与商业软件BPA结果进行了比较.     

一类含积分约束的生产制造系统优化调度

“即时消费”类生产制造系统的优化调度具有重要学术和应用价值. 满足此类系统对产量的实时需求, 考虑调度计划的可实现性具有挑战性. 如何得到精确满足累积产量实时需求的最优调度目前尚无系统方法, 迫切需要研究. 本文建立了含积分约束的生产制造系统优化调度新模型. 通过对生产量变化率约束的深入分析, 证明了该类优化问题等价于光滑非线性规划问题. 生产设备在各时段的产量上下界可表述为时段初、末时刻瞬时生产率的二元函数, 且为精确可达的上下界. 本文结合梯度映射的单调性, 证明了上下界函数的凸性(凹性), 在生产成本为凸函数时, 进一步证明了此类优化调度问题等价于凸规划问题. 本文以上述分析为基础, 针对含积分约束的生产制造系统优化调度问题, 提出了两阶段数值求解方法, 在许多情况下可以迅速获得调度问题的全局最优解. 新模型和相应求解方法克服了生产量变化率约束带来的困难, 获得了精确满足累积产量实时需求的最优调度. 本文同时以电力生产优化调度问题为例, 进行数值求解, 并对结果进行了讨论, 验证了新模型和相应方法的有效性.     

考虑多种污染物时空分布的电力系统高维多目标优化调度策略

提出了一种全新的考虑多种污染物时空分布的电力系统高维多目标优化调度策略.首先,构建出一种真正适用于电力调度的火电厂污染物时空分布模型,首次将大气边界层的日变化考虑在内,充分体现了火电厂的污染物扩散特征,提升了结果的准确性;然后,结合各类污染物的时空分布特点及环境容量,建立同时减少发电成本、碳排放及PM_(2.5),SO_2,NO_2空气质量影响的高维多目标优化调度模型;最后,借助具有代表性的高维多目标优化算法获得近似的帕累托最优解集,并提出一种考虑目标特征与环境容量的多目标决策方法筛选折中解.采用自建的模拟城市案例以及广东省案例进行仿真,结果表明:所述调度方法不仅可以有效改善空气质量,还可根据环境容量的时空变化做出相应的调整,真正意义上实现经济、环保的电力调度.     

考虑夹具-托盘组合优化的多资源约束柔性作业车间智能调度

针对多产品混合加工车间中有限夹具-托盘资源引发的生产力制约问题,提出了考虑夹具-托盘组合优化的多资源约束柔性作业车间智能调度方法.首先,以最小化最大完工时间为目标建立了基于设备-夹具-托盘三资源约束的混合整数规划模型.其次,设计了基于可行性修复和自学习型变邻域搜索的改良遗传算法并进行求解,提出了种群染色体初始化、交叉、变异过程中的可行性修复策略,在算法迭代中后期引入三种变邻域搜索方法并构建搜索策略知识库,自学习地求得最优解.最后,基于工业大数据生成算例,并通过数值实验证明了该算法具备求解精度和求解时间上的双重优越性,可有效解决设备-夹具-托盘约束下的柔性作业车间调度问题,为加工车间的生产排产智能化转型提供有力支持.     

考虑公平偏好的项目型知识员工调度

在考虑员工公平偏好的情境下,对项目型知识员工调度问题进行了研究。依据公平偏好理论的思想,以项目延迟成本最小化和全体知识员工公平效用值最大化为目标,构建了考虑公平偏好的知识员工调度的多目标优化模型,并运用遗传算法对建立的模型进行求解从而得到调度结果。最后,实例分析表明了模型的可行性和算法的有效性。     

基于实用动态安全域的最优暂态稳定紧急控制

对计及紧急控制措施的实用动态安全域做了大量的仿真研究, 发现了一些重要的安全域临界面迁移规律, 据此提出了一种电力系统最优暂态稳定紧急控制的新方法. 该方法把实用动态安全域与紧急控制措施联系起来, 用紧急控制措施所引起的实用动态安全域临界面沿其外法线方向的迁移距离来表示紧急控制措施的有效性, 通过选择不同的措施控制安全域临界面的推移, 使扩展后的实用动态安全域能涵盖当前系统运行点, 保证系统不会发生暂态失稳现象. 在此基础上, 把控制措施量化为一成本指标, 建立了最优暂态稳定紧急控制的数学模型. 在10机39节点新英格兰系统上的测试结果表明了这种方法的有效性和实用性.     

基于安全性价值的含大风电的电力系统扩展规划

以大规模风电中接入为背景,建立了计系统态和动态安全性价值电源、电网统一规模型.在安全性价值评估中,以日前组组合为工具,以预测规水平年时序负荷和风电出力数据为础,通过全年逐时段仿真,评估对可能发生预事故进行预防控制和紧控制带来发电燃料成本、环成本以切、切负荷成本,同时计入负荷和风电出力不确定性引起控制措施无效时社会损失,从而为规方案安全性评估提供了一个系统方法,也将电力系统规视角从传统技术经济评估拓宽为社会价值评估.预防控制与紧控制中对连事故考虑为规方案安全性评估中嵌入连事故影提供了有力工具,也使系统安全性评估更为全面、合理.通过于新英格兰1039节点系统图两个规方案评估验证了本文提模型与方法,并表明了在规中计安全性价值和对规水平年时序逐小时地模拟系统运行重要影.     

AEMS及其在上海电网试运行

为了满足我国电力系统高稳定性、高电能质量和高经济性运行的需求,提出了Advanced—EMS,简称AEMS（先进电能管理系统）,已投入上海电网试运行为时半年．这是从理念、理论、方法、技术到工程实施的系统性的创新成果．其核心内容是用一种新的混成自动控制理论和技术来实现电力系统多重目标趋优闭环自动控制．该系统以“事件驱动”为内核,通过将不满意状态定义为事件,将趋优化问题转化为事件的处理和消除问题．本快讯概述了AEMS的理论要点及主要优点,并通报了AEMS在上海电网工程实现的情况．     

大型同步发电机组NR-PSS及RTDS大扰动实验研究

基于非线性鲁棒控制理论和发电机的精确模型,给出了多机电力系统NR—PSS的设计方法,在此基础上研制出了NR．PSS工业装置．为便于推广使用,所给出的NR-PSS投运前的参数整定方法完全与我国现行通用的对“电力系统整定器（PSS）”参数调试规则一致．为了证实设计理论的正确性,利用实时数字仿真系统（RTDS）进行了在发电机励磁系统中装有NR—PSS和PSS的大扰动对比实验．实验结果表明,与古典PSS相比,所设计的NR-PSS能显著改善系统阻尼特性,更为迅速地抑制振荡,大幅提高电力系统小干扰和大干扰的极限传输功率．该具有自主知识产权的NR—PSS已在东北白山水电厂300MW机组上成功地投入运行达20个月以上．     

基于多服务类比例公平的分组调度算法

研究了同时满足多性能目标的资源管理模型和算法, 基于服务质量模型实现比例公平性原则, 考虑了包括延迟、丢失率在内的服务质量要求及对于综合的多服务类数据流非常重要的公平性问题, 提出了一种分组网络中的比例公平调度模型, 该调度模型综合描述了网络效率、用户QoS要求和系统公平性等多维目标. 分析论证了能有效满足比例公平的调度策略PFS(proportional fairness scheduling), 同时在Linux上实现了该算法. 最后在模拟和实验测量的基础上对PFS调度算法的性能和系统开销进行了分析讨论.