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适用于大规模充电场站的深度强化学习有序充电策略

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电力系统自动化 2023年第2期47卷 88-95页

作者：陈果王秀丽原晟淇帅轩越周前西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏省南京市210036

针对大型充电场站内规模化电动汽车的有序充电问题,提出一种基于双深度Q网络(DDQN)深度强化学习方法的电动汽车充电安排策略,能有效计及电动汽车出行模式和充电需求的不确定性,实现充电场站充电成本最小化的目标。首先,对电动汽车泊车... 详细信息

针对大型充电场站内规模化电动汽车的有序充电问题,提出一种基于双深度Q网络(DDQN)深度强化学习方法的电动汽车充电安排策略,能有效计及电动汽车出行模式和充电需求的不确定性,实现充电场站充电成本最小化的目标。首先,对电动汽车泊车时间和充电需求特征进行提取;其次,为解决维数灾问题,提出一种“分箱”方法和充电次序优化策略以控制状态和动作空间的大小,从而建立了一种适用于大规模电动汽车有序充电的马尔可夫决策过程(MDP)模型;然后,应用DDQN的强化学习算法对电动汽车有序充电策略进行求解;最后,通过仿真算例验证了所提方法的有效性,不仅能有效减少充电场站的充电成本,而且能使模型训练难度不受电动汽车规模影响。

关键词：电动汽车充电场站深度强化学习有序充电维数灾马尔可夫决策过程

计及条件风险价值下基于合作博弈的多微网协同优化调度

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电网技术 2022年第1期46卷 130-137页

作者：帅轩越王秀丽吴雄彭巧章力凯黄屹俊西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049 国网上海市电力公司上海市浦东新区200122

伴随大规模弃风、弃光现象的出现,如何提高微网系统对可再生能源的消纳具有重要意义。首先,综合考虑热电联产、热泵、电储能以及热储能等设备建立了多微网系统的框架。其次,由于不同微网的风电出力、负荷需求以及设备参数具有异质性,考... 详细信息

伴随大规模弃风、弃光现象的出现,如何提高微网系统对可再生能源的消纳具有重要意义。首先,综合考虑热电联产、热泵、电储能以及热储能等设备建立了多微网系统的框架。其次,由于不同微网的风电出力、负荷需求以及设备参数具有异质性,考虑多个微网之间存在协同合作的可能,阐述了能源互补提高整体收益的本质。在此基础上,计及了微网间传输功率的限制,建立了基于合作博弈的多微网系统协同优化调度模型,并提出按微网交互贡献度分配的方法,克服了在微网群规模较大的场景下利用Shapely值分摊计算量大的不足。进一步,考虑到多微网内风电与负荷的不确定性,建立基于条件风险价值的随机规划模型。通过实例仿真分析可知,所提出的模型能够有效减少各微网调度成本以及微网合作联盟的调度总成本,同时减少对主网功率交互的影响,所考虑的条件风险价值也为多微网系统在经济效益与风险水平之间的权衡提供参考方案。

关键词：多微网系统合作博弈能源管理收益分配不确定性

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

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西安交通大学学报 2022年第3期56卷 187-196页

作者：帅轩越王秀丽王志成郭慧马志程西安交通大学电气工程学院西安710049 国网甘肃省电力公司电力科学研究院兰州730070

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... 详细信息

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。

关键词：电热综合能源系统合作博弈纳什议价风电消纳多目标优化

基于潮流、可靠性线性化分析的海上风电场集电系统集中式拓扑优化

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电力自动化设备 2023年第8期43卷 96-104页

作者：王邦彦王秀丽帅轩越王一飞王帅辛超山西安交通大学电气工程学院(陕西省智能电网重点实验室) 陕西西安710049 国网经济技术研究院有限公司北京102209 国网新疆电力有限公司经济技术研究院新疆乌鲁木齐830047

海上风电是新型电力系统的重要支撑,其集电系统需要大量昂贵海缆,占总成本比重较高,优化规划较为困难。为此,提出适宜集电系统的含网损线性潮流模型,基于决策变量构建潮流约束。考虑开关的优化配置,将可靠性综合成本引入模型,并对场景... 详细信息

海上风电是新型电力系统的重要支撑,其集电系统需要大量昂贵海缆,占总成本比重较高,优化规划较为困难。为此,提出适宜集电系统的含网损线性潮流模型,基于决策变量构建潮流约束。考虑开关的优化配置,将可靠性综合成本引入模型,并对场景进行解耦,基于网络流模型构建故障功率流变量实现具有可靠性的数学约束化建模分析。综合多方面成本建立集电系统规划模型,将风机聚类后,进行集中式优化得到最优的拓扑设计。同时,提出标准成本的概念以综合评判设计方案与求解模型的优劣。最后,通过该方法与现有方法的算例对比,说明该方法得到的方案具有更低的标准成本,该模型具有更好的计算精度。综上,所提出的模型及方法更适宜于集电系统的规划分析问题。

关键词：海上风电场集电系统线性潮流拓扑优化可靠性分析

基于纳什议价方法的虚拟电厂分布式多运营主体电能交易机制

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电力建设 2022年第3期43卷 141-148页

作者：王帅帅轩越王智冬王秀丽张亮瞿颖宋新甫国网经济技术研究院有限公司北京市102209 西安交通大学电气工程学院西安市710049 国网新疆电力有限公司经济技术研究院乌鲁木齐市830000

伴随着电力市场售电侧的日益开放化,虚拟电厂(virtual power plant, VPP)内不同利益体可通过电能交易提高经济效益。首先,文章针对包含分布式电源的运营商(distributed generation operator, DGO)、云储能运营商(cloud energy storage o... 详细信息

伴随着电力市场售电侧的日益开放化,虚拟电厂(virtual power plant, VPP)内不同利益体可通过电能交易提高经济效益。首先,文章针对包含分布式电源的运营商(distributed generation operator, DGO)、云储能运营商(cloud energy storage operator, CESO)以及产消者聚合商(prosumer aggregator, PA)等多种运营主体的虚拟电厂,提出基于合作博弈的多运营主体间电能交易机制,实现VPP总运行成本最小。其次,以各运营主体单独与配电网交易的运行成本作为谈判破裂点,利用纳什议价方法求解各运营主体间的电能交易量与收益转移,维持各运营主体参与合作的积极性。考虑到纳什议价模型的非凸性与各运营主体的隐私安全,将议价均衡问题转换为两个凸的子问题,并采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)进行求解。最后,通过算例仿真进一步验证了所提方法能有效减少各运营主体的运行成本,为VPP内电能交易机制的设计提供了参考方案。

关键词：虚拟电厂合作博弈能源交易纳什议价帕累托最优交替方向乘子法

用户侧有限理性下基于主从博弈与电热需求响应的综合能源微网优化运行

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电力自动化设备 2021年第11期41卷 25-31页

作者：帅轩越王秀丽吴雄西安交通大学电气工程学院陕西西安710049

随着综合能源微网内各利益体竞争现象日益显著,研究多利益体背景下的微网优化运行具有重要意义。首先,建立了以微网运营商为领导者、电动汽车用户为跟随者的主从博弈模型,综合考虑分时电价、电热需求响应、电动汽车以及微网运营商运行... 详细信息

随着综合能源微网内各利益体竞争现象日益显著,研究多利益体背景下的微网优化运行具有重要意义。首先,建立了以微网运营商为领导者、电动汽车用户为跟随者的主从博弈模型,综合考虑分时电价、电热需求响应、电动汽车以及微网运营商运行模式等构建了微网框架。其次,针对微网运营商工作于传统“以热定电”模式存在的缺陷,分析了“以电定热”模式的优势,进而提出了2种运行模式下微网运营商的收益模型。然后,综合考虑用户侧电制热设备、电动汽车以及电热需求响应等,提出了用户侧有限理性下的购能选择模型,在此基础上构建了用户侧收益模型。将主从博弈框架嵌入所提出的模型,并证明了Stackelberg均衡解的存在性与唯一性。最后,利用遗传算法与CPLEX求解器进行了仿真分析。结果表明:在用户侧有限理性的背景下,“以电定热”模式能协同提高微网运营商与用户侧的收益,同时所提出的购能选择模型有效遏制了微网运营商侧“定价垄断”的现象。

关键词：综合能源微网主从博弈有限理性电动汽车需求响应优化运行

多区域综合能源系统互联下的共享储能容量优化配置

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全球能源互联网 2021年第4期4卷 382-392页

作者：帅轩越王秀丽黄晶西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049

为有效提高多个区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)的能源利用率,同时合理配置储能系统的容量,提出一种多RIES互联下的共享储能系统容量优化配置模型。首先,介绍了共享储能背景下多RIES运行框架,分析了共享储能... 详细信息

为有效提高多个区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)的能源利用率,同时合理配置储能系统的容量,提出一种多RIES互联下的共享储能系统容量优化配置模型。首先,介绍了共享储能背景下多RIES运行框架,分析了共享储能系统的运行模式。其次,针对一类包含热电联产机组与热泵等设备的RIES,建立以共享储能系统作为上层、多个RIES作为下层的双层优化配置模型。其中,上层以共享储能系统盈利最大作为目标,利用遗传算法对共享储能的容量、充放电功率进行优化;下层以多RIES总运行成本最小作为目标,利用CPLEX求解器对各RIES内设备出力计划、与主网间的购/售电计划以及与互联RIES的交互功率等进行求解。进一步,考虑到多个RIES属于不同利益参与者,利用纳什议价方法并结合IPOPT求解器对各RIES的利益进行分配。最后,通过算例分析,验证所提模型能够有效减少各RIES的运行成本,同时优化了共享储能系统的参数配置。

关键词：区域综合能源系统共享储能双层优化纳什议价

电力市场环境下基于改进纳什议价方法的多微网能源交易机制设计

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西安交通大学学报 2021年第11期55卷 97-105页

作者：帅轩越王秀丽原晟淇陈果黄屹俊西安交通大学电气工程学院西安710049 国网上海市电力公司上海200122

为设计一套科学合理的多微网间能源交易机制,针对多微网交易过程中难以体现交易市场竞争程度与利益分配不合理两个问题,提出了一种基于改进纳什议价方法的多微网交易机制。建立微网内各单元运行模型与收益模型,考虑到各微网间能够进行... 详细信息

为设计一套科学合理的多微网间能源交易机制,针对多微网交易过程中难以体现交易市场竞争程度与利益分配不合理两个问题,提出了一种基于改进纳什议价方法的多微网交易机制。建立微网内各单元运行模型与收益模型,考虑到各微网间能够进行电能交易,实现微网群内能源互补,提出多微网间动态电价模型,构建多微网市场交易模型;以微网群整体收益最大为目标,建立多微网合作运行模型,以各微网非合作博弈下的运行收益作为谈判崩裂点,利用改进纳什议价方法对各微网的收益进行分配。对比分析了各微网在独立运行、非合作博弈以及合作博弈共3种模式下的结果,以验证所提方法能够维持每个微网参与合作的积极性。以4个微网为算例,在MATLAB平台上利用Yalmip工具与IPOPT求解器分别进行建模与仿真。结果表明:所提的多微网能源交易模型能反映微网间交易的竞争程度,相比各微网独立运行,微网群的总收益提高了766.98元,同时与主网间的交互电量减少了153.08 kW·h;相比各微网处于非合作博弈模式,所提出的分配方法使得4个微网的收益分别提高了1.07%、0.76%、0.66%、0.88%,能够鼓励各微网参与合作。

关键词：多微网电力市场能源交易非合作博弈合作博弈动态电价纳什议价

计及电热需求响应的共享储能容量配置与动态租赁模型

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电力系统自动化 2021年第19期45卷 24-32页

作者：帅轩越王秀丽吴雄张航李杰马志程西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049 国网甘肃省电力公司电力科学研究院甘肃省兰州市730070

为了科学合理地配置共享储能系统的参数、减少不必要的投资建设成本,提出一种计及电热综合需求响应的共享储能容量优化配置模型。首先,介绍了共享储能的运营模式,并分析了以往研究中共享储能模型的不足,进而提出共享储能动态容量租赁模... 详细信息

为了科学合理地配置共享储能系统的参数、减少不必要的投资建设成本,提出一种计及电热综合需求响应的共享储能容量优化配置模型。首先,介绍了共享储能的运营模式,并分析了以往研究中共享储能模型的不足,进而提出共享储能动态容量租赁模型。其次,针对一类电-热综合能源微网进行建模。在此基础上,提出计及电热综合需求响应下共享储能容量配置的双层优化模型,其中上层目标函数为共享储能的收益最大,下层目标函数为多微网的总运行成本最小。进一步,给出模型的算法求解流程,并基于纳什议价方法对不同微网的利益进行分配。最后,在MATLAB平台上进行算例分析,验证所提模型的可行性与有效性。结果表明:所提容量租赁模型能为各微网分配最优容量,避免了以往模型中出现的用户侧功率交互现象,更贴合实际应用场景。

关键词：微网共享储能需求响应双层优化容量配置纳什议价