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计及多重不确定性的虚拟电厂响应区间评估方法

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电力自动化设备 2024年第9期44卷 145-153页

作者：牛焕娜窦伟袁嘉兴李春毅李宗晟井天军中国农业大学信息与电气工程学院北京100083

为了准确评估虚拟电厂在电源侧和负荷侧出现多重不确定性情况下可为电力系统运行提供的响应能力,提出考虑多重不确定性的虚拟电厂响应区间两阶段鲁棒优化评估方法。基于虚拟电厂内可再生能源与负荷不确定性特征的区间描述,建立以运行成... 详细信息

为了准确评估虚拟电厂在电源侧和负荷侧出现多重不确定性情况下可为电力系统运行提供的响应能力,提出考虑多重不确定性的虚拟电厂响应区间两阶段鲁棒优化评估方法。基于虚拟电厂内可再生能源与负荷不确定性特征的区间描述,建立以运行成本最低为目标的虚拟电厂响应区间评估模型,通过场景分解将其转化为最劣场景与最优场景下的两阶段鲁棒优化模型,采用列和约束生成算法分别求解2个场景下的各设备功率区间计划,并将虚拟电厂在2个场景下的对外响应功率计划作为上、下限,从而评估虚拟电厂参与电网运行的响应区间。算例仿真结果表明,该方法能够在计及不确定因素影响并保证解空间可行的情况下,评估虚拟电厂对外交互功率和运行成本的适宜区间,为虚拟电厂参与电网调度及电力交易提供参考。

关键词：多重不确定性两阶段鲁棒优化模型列和约束生成算法设备功率区间计划响应区间

满足非水可再生能源发电量占比目标的“源-网-储”协调规划

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电力自动化设备 2021年第1期41卷 98-105页

作者：田坤鹏孙伟卿韩冬杨策张巍上海理工大学控制科学与工程系上海200093 上海理工大学电气工程系上海200093

“源-网-储”协调规划是提高非水可再生能源发电量占比的关键技术之一。计及非水可再生能源和负荷的时序特征,提出了基于时序生产模拟的“源-网-储”协调规划方法。在静态规划的基础上,考虑电源、网架和储能的动态运行特征,将非水可再... 详细信息

“源-网-储”协调规划是提高非水可再生能源发电量占比的关键技术之一。计及非水可再生能源和负荷的时序特征,提出了基于时序生产模拟的“源-网-储”协调规划方法。在静态规划的基础上,考虑电源、网架和储能的动态运行特征,将非水可再生能源发电量占比作为约束条件以提高模型的适用性。采用多面体集合刻画非水可再生能源和负荷的不确定性,建立满足非水可再生能源发电量占比目标的两阶段鲁棒优化模型,并引入不确定性调节参数以降低决策方案的保守性。通过强对偶理论和大M法将难以直接求解的min-max-min问题转化为双层规划问题,并采用列和约束生成算法求解得到非水可再生能源和储能的多点布局方案以及线路扩展方案。以IEEE 118节点系统为算例,分析了非水可再生能源消纳目标及不确定性对规划方案的影响,结果验证了所提方法的有效性。

关键词：非水可再生能源时序生产模拟协调规划两阶段鲁棒优化列和约束生成算法

考虑电力间接碳排放不确定性的电-冷-热综合能源系统两阶段鲁棒优化方法

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电网技术 2024年第1期48卷 50-60页

作者：周特薛云飞季节韩杨包维瀚李付强杜尔顺张宁清华四川能源互联网研究院四川省成都市610299 电子科技大学机械与电气工程学院四川省成都市621000 国家电网有限公司华北分部北京市西城区100052

在“双碳”政策外力驱动下,传统电力系统的低碳化转型至关重要。该文重点研究碳-源-荷多重不确定因素对综合能源系统低碳经济运行的影响,提出综合能源系统两阶段鲁棒优化运行方法。首先,分析综合能源系统并网点的电力间接碳排放强度的... 详细信息

在“双碳”政策外力驱动下,传统电力系统的低碳化转型至关重要。该文重点研究碳-源-荷多重不确定因素对综合能源系统低碳经济运行的影响,提出综合能源系统两阶段鲁棒优化运行方法。首先,分析综合能源系统并网点的电力间接碳排放强度的不确定性,并使用多面体不确定集对其进行建模;其次,对综合能源系统所聚合的设备建立数学模型,并引入碳排放交易机制,分析设备运行成本与碳排放成本;然后,采用列和约束生成(column-and-constraint generation,C&CG)算法将两阶段鲁棒优化模型分解为主问题与子问题循环求解,利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件与big-M法对子问题中存在的双层结构与非线性项进行化简与线性化处理;最后,通过算例分析验证所建模型和求解算法的有效性,并剖析所提综合能源系统鲁棒优化方法的低碳经济性与抵御不确定因素波动的能力。

关键词：电力间接碳排放综合能源系统两阶段鲁棒优化列和约束生成算法 KKT条件

期望场景下的并网型微电网两阶段鲁棒优化调度

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中国电机工程学报 2020年第19期40卷 6161-6172页

作者：桑博张涛刘亚杰刘陵顺朱骏杰王锐海军航空大学航空基础学院山东省烟台市264001 多能源系统智慧互联技术湖南省重点实验室(国防科技大学系统工程学院) 湖南省长沙市410073

可再生能源的发电功率与负载使用情况的不确定性是影响微电网能量优化调度的重要因素,在把这些不确定性信息用区间表示的前提下,研究人员提出了基于最劣场景的两阶段鲁棒优化方法。考虑到这些不确定性因素的预测信息在每个时段都处于最... 详细信息

可再生能源的发电功率与负载使用情况的不确定性是影响微电网能量优化调度的重要因素,在把这些不确定性信息用区间表示的前提下,研究人员提出了基于最劣场景的两阶段鲁棒优化方法。考虑到这些不确定性因素的预测信息在每个时段都处于最劣值的可能性极小,而绝大多数情况下处于期望值附近,为提高系统运行的经济效益,该文提出一种基于期望场景的两阶段微电网鲁棒优化调度模型:以期望场景下系统经济性为优化目标来确定第一阶段(预调度阶段)决策结果,并确保即使在最劣场景下,基于所确定的第一阶段决策变量也能得到可行的第二阶段(再调度阶段)决策结果,从而达到"期望最优,最劣可行"的系统优化目标。采用两阶段零和博弈思想对模型进行了初步转换,在此基础上提出了一种改进的列和约束生成算法求解预调度阶段鲁棒可行解。实验表明,相比于经典的基于最劣场景下的两阶段鲁棒优化调度模型,所提出的基于期望场景下的模型不仅可在不确定区间内稳定运行,而且其系统运行成本更低。

关键词：微电网期望场景两阶段鲁棒优化不确定性两阶段零和博弈列和约束生成算法

考虑条件风险价值的交直流系统两阶段分布鲁棒低碳经济优化调度

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高电压技术 2024年第1期50卷 157-168页

作者：曾子龙李培强李勇钟俊杰曹一家湖南大学电气与信息工程学院长沙410082

考虑到海上风电出力的随机性以及日益突出的生态环境问题,以含柔性直流输电技术(voltagesource converter high voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流系统为研究对象,提出了考虑条件风险价值(conditional valueatrisk,CVaR)的两阶... 详细信息

考虑到海上风电出力的随机性以及日益突出的生态环境问题,以含柔性直流输电技术(voltagesource converter high voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流系统为研究对象,提出了考虑条件风险价值(conditional valueatrisk,CVaR)的两阶段分布鲁棒低碳经济优化模型,构建了基于Kullback-Leibler(KL)散度的概率分布模糊集,同时利用条件风险价值量化了极端场景下的尾部风险,使得模型能够同时考虑概率分布不确定性以及处于最坏概率分布中极端场景下的尾部损失;此外,将阶梯型碳交易机制并入所提分布鲁棒模型中,通过合理利用柔性资源和储能装置,增强系统运行的灵活性,在兼顾运行风险的前提下,降低碳排放量的目标。再者,为了提高计算效率,在列和约束生成算法(column-and-constraint generation method,C&CG)和Multi-cut Benders分解算法的基础上提出了双循环分解算法。最后,在基于改进的IEEE RTS 79测试系统中验证了所提模型及算法的有效性。

关键词：低碳阶梯型碳交易条件风险价值分布鲁棒优化交直流系统列和约束生成算法

基于场景概率驱动的输电网和储能分布鲁棒规划

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电力自动化设备 2022年第6期42卷 170-178页

作者：郑晓东陈皓勇段声志黄剑平华南理工大学电力学院广东广州510641

在碳达峰和碳中和的目标要求下,可再生能源+储能被认为是一种能够有效促进新能源消纳的手段。传统的3层鲁棒规划方法在进行输电网和储能联合优化时忽略了风电出力场景的概率信息,所得投资决策往往过于保守。为此,利用风电出力场景的历... 详细信息

在碳达峰和碳中和的目标要求下,可再生能源+储能被认为是一种能够有效促进新能源消纳的手段。传统的3层鲁棒规划方法在进行输电网和储能联合优化时忽略了风电出力场景的概率信息,所得投资决策往往过于保守。为此,利用风电出力场景的历史数据构建了基于L_(1)-范数和L_(∞)-范数的混合概率分布不确定集,在考虑最恶劣概率分布的情况下进行输电网和储能的最优投资决策,能够改善传统鲁棒规划方法过于保守的问题。此外,采用一种可并行计算的列和约束生成算法求解所建模型,在求解max-min内层问题时不需要进行复杂的对偶转换,且无需求解双线性项,只需要并行求解若干个小规模的线性规划问题,有效提高了求解效率。Garver 6节点系统算例的仿真结果验证了所建模型和算法的有效性。

关键词：输电网储能概率分布列和约束生成算法场景概率驱动分布鲁棒规划

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基于双层规划的氢能重卡车队替换研究

交通运输系统工程与信息 2023年第4期23卷 55-60,101页

作者：王直欢张文上海海事大学物流研究中心上海201306

重型卡车(重卡)氢能替换是达成道路交通双碳目标的重要途径。政府如何制定合理政策促进企业加速氢能置换,以及企业如何选择最优氢能车队替换策略是两个亟需解决的问题。为此,本文综合考虑降碳目标、企业成本、政府政策等因素,将政府设... 详细信息

重型卡车(重卡)氢能替换是达成道路交通双碳目标的重要途径。政府如何制定合理政策促进企业加速氢能置换,以及企业如何选择最优氢能车队替换策略是两个亟需解决的问题。为此,本文综合考虑降碳目标、企业成本、政府政策等因素,将政府设为上层决策者,以最小化碳排放量为目标;将企业设为下层决策者,以最小化车队总成本为目标,建立混合整数双层规划模型。并以某一运输企业为例,构建规划期为5年,车队规模为50辆的算例,使用列和约束生成算法及Gurobi求解器进行计算,求解出算例的政府最优年度碳排放上限及企业车队最优替换策略。同时,对排放税、排放补贴、购置补贴等参数进行敏感性分析,结果表明,排放税存在最小阈值,是否达到该阈值是影响企业决定是否换车的主要因素,在此基础上设置排放补贴可进一步促进企业增加换车数量。此外,根据不同政府预算适当调整购置补贴力度可增加企业换车比例。

关键词：公路运输车队替换双层规划氢能重卡列和约束生成算法

考虑源荷多区间不确定集和综合需求响应的微能源网鲁棒优化调度

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上海交通大学学报 2024年第9期58卷 1323-1333页

作者：米阳付起欣赵海辉马思源王育飞上海电力大学电气工程学院上海200090

针对微能源网内源荷不确定性,提出一种考虑源荷多区间不确定集和综合需求响应的鲁棒优化调度策略.首先,引入源荷多区间不确定集描述微能源网内风、光及电、热、冷负荷的不确定性.然后,为了充分挖掘负荷侧调度潜力,建立包含可削减电负荷... 详细信息

针对微能源网内源荷不确定性,提出一种考虑源荷多区间不确定集和综合需求响应的鲁棒优化调度策略.首先,引入源荷多区间不确定集描述微能源网内风、光及电、热、冷负荷的不确定性.然后,为了充分挖掘负荷侧调度潜力,建立包含可削减电负荷、可转移电负荷、柔性冷、热负荷及可替代负荷的综合需求响应模型,并在此基础上考虑了综合需求响应的不确定性.接着,以微能源网调度成本最低为目标函数,构建考虑源荷多区间不确定集和综合需求响应的微能源网两阶段鲁棒优化调度模型,并通过列和约束生成算法、强对偶理论及大M法对模型进行求解.最后,通过算例分析验证了所提模型的合理性和有效性.

关键词：微能源网两阶段鲁棒优化综合需求响应源荷多区间不确定集列和约束生成算法

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一种考虑极限场景的配电网鲁棒扩展规划方法

电力建设 2020年第7期41卷 67-74页

作者：黄家祺张宇威贺继锋颜炯朱旭杨军国网湖北省电力有限公司经济技术研究院武汉市430000 武汉大学电气与自动化学院武汉市430072

近年来,以风电、光伏为代表的分布式能源发展迅速,然而其出力的不确定性可能会导致出力严重偏离预测值,出现极端恶劣的场景,从而给配电网规划工作与可靠、稳定运行带来挑战。在上述背景下,文章以适应分布式能源以及负荷的不确定性为目标... 详细信息

近年来,以风电、光伏为代表的分布式能源发展迅速,然而其出力的不确定性可能会导致出力严重偏离预测值,出现极端恶劣的场景,从而给配电网规划工作与可靠、稳定运行带来挑战。在上述背景下,文章以适应分布式能源以及负荷的不确定性为目标,以分布式电源的接入位置、安装数量以及新建线路为投资决策内容,提出了一种考虑极限场景的配电网鲁棒扩展规划方法。首先建立了配电网双层规划模型,通过大M法和二阶锥松弛将非线性模型转化为混合整数线性模型;其次,采用极限场景法处理随机变量,建立了基于极限场景法的配电网两阶段鲁棒规划模型;然后,采用了基于极限场景法的列和约束生成(column and constraint generation,C&CG)算法进行求解;最后,仿真算例表明,文章采用的鲁棒规划方法可以增强配电网在极端情况下的普遍适应能力,提高了配电网的可靠性和经济性。

关键词：配电网规划二阶段鲁棒规划极限场景法列和约束生成算法