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基于广义benders分解的分布式热电联供机组规划方法

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电力系统自动化 2014年第12期38卷 27-33页

作者：杨艳红裴玮屈慧肖浩齐智平中国科学院电工研究所北京市100190 中国科学院大学北京市100190

在分布式热电联供系统中,用户需要优化选择机组组合和系统运行方案,这样可以使得生产成本最小,减少二氧化碳的排放。为此,分布式热电联供机组的规划需要综合考虑热负荷、电负荷和可选的机组方案,以及系统未来的运行情况。在综合考虑了... 详细信息

在分布式热电联供系统中,用户需要优化选择机组组合和系统运行方案,这样可以使得生产成本最小,减少二氧化碳的排放。为此,分布式热电联供机组的规划需要综合考虑热负荷、电负荷和可选的机组方案,以及系统未来的运行情况。在综合考虑了热电联供机组的初始投资及其模拟运行时组合效益的基础上,建立了以系统等年值费用最小为目标的精细化数学规划模型。在规划模型中,存在大量的整数变量,同时模型本身是非线性的,应用广义benders分解方法对该模型进行了求解。通过算例的规划与仿真分析,表明所述方法可以更加准确地规划出热电机组的类型及台数,系统能够取得更佳的经济效益。

关键词：热电联供广义benders分解混合整数非线性规划

基于广义benders分解的电力系统最优机组投入研究

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基于广义Benders分解的电力系统最优机组投入研究

作者：马游广西大学

学位级别：硕士

传统化石能源日益枯竭,而人类需求却与日俱增。如何减小能源消耗和污染物排放,已成为人类追寻的共同目标。在此背景下,深入研究影响电力系统运行调度的机组最优投入问题具有重要的理论意义和实践价值。本文以最优化理论为基础,依据近年... 详细信息

传统化石能源日益枯竭,而人类需求却与日俱增。如何减小能源消耗和污染物排放,已成为人类追寻的共同目标。在此背景下,深入研究影响电力系统运行调度的机组最优投入问题具有重要的理论意义和实践价值。本文以最优化理论为基础,依据近年数学规划领域的热门研究方法一广义benders分解,以电力系统机组组合问题为研究对象,开展了深入细致的理论研究工作。广义benders分解是根据非线性对偶理论得到的求解混合整数规划的有效算法。其基本思想是根据变量类型的不同,将问题分解为主问题和子问题,主、子问题交替求解,并根据子问题求解结果的不同,向主问题添加不同的benders割,用以修正主问题优化空间,直至全部约束被满足,最优解收敛。机组组合问题是混合整数非线性规划问题,并且离散变量的个数占变量总数的50%之多,启动费用的时变性,爬坡约束的时段耦合性,这些都增加了问题求解的困难。本文基于广义benders分解提出一种求解机组组合问题的GBD-UC法。将机组组合问题分解为具有明确物理表达的主问题和子问题,且对主、子问题的目标函数和约束条件做了适当改进,以加快问题收敛速度,得到问题的更好结果。通过求解主问题得到适当的机组启停状态,子问题利用主问题的结果,求解后得到机组出力。提出具有明确含义的连接主、子问题的benders割,其可有效提高算法收敛到可行解的速度。GBD-UC利用分解降低问题求解规模和求解难度,对离散变量的求解,利用商业优化软件的良好性能：对连续变量的求解,充分利用现代内点法速度快、精度高的优势,从而综合利用各种成熟数学优化方法提高问题的计算效率。最后,通过对24时段10-200机、TEST-6节点和IEEE-30节点系统的计算仿真,验证了所提方法的有效性和正确性,算法收敛特性良好,计算效率较高,适用于大规模问题的应用,展示了良好的应用前景。

关键词：电力系统机组组合广义benders分解现代内点法混合整数规划

超临界CO_(2)动力循环热量流模型与高效求解方法

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工程热物理学报 2024年第2期45卷 535-542页

作者：辛永琳赵甜孙清晗李霞陈群清华大学工程力学系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

超临界CO_(2)动力循环结构紧凑、效率更高,然而工质物性变化剧烈,工质输运与能量传递等多种非线性过程相互耦合,导致传统建模和求解复杂,难以实现精确、高效模拟。本文基于超临界CO_(2)动力循环的热量流模型,提出一种基于广义benders分... 详细信息

超临界CO_(2)动力循环结构紧凑、效率更高,然而工质物性变化剧烈,工质输运与能量传递等多种非线性过程相互耦合,导致传统建模和求解复杂,难以实现精确、高效模拟。本文基于超临界CO_(2)动力循环的热量流模型,提出一种基于广义benders分解的高效求解算法,将系统控制方程按线性、(显式/隐式)非线性等数学性质分类处理,利用变量梯度信息迭代更新。相比于传统算法,新方法鲁棒性更好,收敛域扩大48%;当迭代初值偏差较小时,计算效率更高。

关键词：超临界CO_(2)布雷顿循环广义benders分解热量流法求解算法鲁棒性

交直流混联电网输电通道功率分配与协调优化运行

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交直流混联电网输电通道功率分配与协调优化运行

作者：刘洁华南理工大学

学位级别：硕士

为实现“双碳”目标,新能源发电经过交直流输电大通道实现跨区域输送和消纳是我国电力系统发展的必然趋势。随着跨区域送电规模的逐渐增大,区域间输电通道的安全经济运行至关重要,合理制定各输电通道的功率传输计划是保证其安全经济运... 详细信息

为实现“双碳”目标,新能源发电经过交直流输电大通道实现跨区域输送和消纳是我国电力系统发展的必然趋势。随着跨区域送电规模的逐渐增大,区域间输电通道的安全经济运行至关重要,合理制定各输电通道的功率传输计划是保证其安全经济运行的关键。本文基于分布鲁棒优化方法、离散优化方法和多目标优化方法,分别对考虑新能源出力不确定时、考虑线路定期停运检修时和考虑严重冰雪灾害时的交直流并联输电通道功率分配计划进行研究。考虑新能源场站出力的不确定性,基于分布鲁棒优化方法,建立了高比例新能源电网交直流并联输电通道功率分配的两阶段优化模型。在构建概率分布的模糊集时,提出以Hellinger距离衡量实际概率分布与参考概率分布之间的距离,并采用Markov链描述新能源场站出力的时间相关性。通过使用列与约束生成算法求解所提出的两阶段优化模型,以获得各回交直流并联输电通道日前功率传输计划。考虑输电通道定期检修计划,建立了检修计划与功率分配协同优化模型,考虑直流输电线路单极检修约束,以及多端直流输电系统检修约束。采用广义benders分解法将原问题分解为主问题与子问题,通过交替迭代求解最优解。在主问题的求解中,提出一种递推加速算法;在子问题的求解中,对模型中的非线性约束进行凸松弛处理,以保证可靠收敛至最优解。同时,由于子问题中各时段优化之间无耦合,可以采用并行计算技术加速求解过程。考虑冰雪灾害下线路停运融冰,建立了交直流通道功率分配的多目标优化模型,以送电量缺额最小、负荷削减量最小、系统调整量最小为目标,采用Imai模型描述线路覆冰增长。基于规格化平面约束法建立了直接求取三目标优化问题的折中最优解的双层优化模型,内层优化模型计算出乌托邦面上的某个点对应的Pareto最优解,外层优化模型使用改进的Nelder-Mead法直接求解得到与乌托邦点距离最小的Pareto最优解作为三目标优化问题的折中最优解。

关键词：交直流混联电网输电通道功率分配分布鲁棒优化广义benders分解多目标优化

基于机会约束及N-1安全约束的风光联合储能系统选址定容优化

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电网技术 2021年第5期45卷 1886-1893页

作者：孟源樊小朝史瑞静王维庆新疆大学电气工程学院新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830047 可再生能源发电与并网技术教育部工程研究中心(新疆大学) 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830047 新疆工程学院新能源科学与工程系新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830000

为了解决风光联合储能系统选址定容的难题,提出了一种考虑机会约束及N-1安全约束的风光联合储能系统规划方法,该方法可以求解风光联合储能系统的安装位置、额定功率与容量,在保证电网可靠运行的条件下,增加可再生能源消纳比例。利用测... 详细信息

为了解决风光联合储能系统选址定容的难题,提出了一种考虑机会约束及N-1安全约束的风光联合储能系统规划方法,该方法可以求解风光联合储能系统的安装位置、额定功率与容量,在保证电网可靠运行的条件下,增加可再生能源消纳比例。利用测试系统IEEERTS-96构建了仿真算例,使用改进广义benders分解法进行计算,同时利用灵敏度法对求解结果进行比较。算例结果验证所提方法能够确保电网N-1状态下运行的可靠性,与不考虑N-1安全约束进行对比,该结果尽管经济效益略有下降,然而安全指标都取得显著提升。该方法保证了电网N-1状态下安全性的经济效益最大,以期为可靠性需求较高的储能系统规划提供参考。

关键词：机会约束 N-1安全约束储能优化广义benders分解

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计及风电不确定性的随机安全约束机组组合

电网技术 2017年第5期41卷 1419-1427页

作者：汪超群韦化吴思缘广西大学电气工程学院广西壮族自治区南宁市530004 国网浙江省电力公司杭州供电公司浙江省杭州市310016

随着风电接入电网的比例不断提高,风电的不确定性对电力系统的运行调度提出了严峻挑战。将满足一定置信水平的风电区间预测信息纳入到日前调度计划中有助于提高系统的安全性和经济性。为此提出了基于风电区间预测信息的随机安全约束机... 详细信息

随着风电接入电网的比例不断提高,风电的不确定性对电力系统的运行调度提出了严峻挑战。将满足一定置信水平的风电区间预测信息纳入到日前调度计划中有助于提高系统的安全性和经济性。为此提出了基于风电区间预测信息的随机安全约束机组组合模型(stochastic security-constrained unit commitment,SSCUC)。该模型将风电的不确定性用1个确定的预测风电场景和2个极限风电场景来表示,简化了问题的复杂度。同时,该模型引入了潮流约束和网络安全约束,保证了调度结果的可行性。为求解该模型,提出了基于广义benders分解的计算方法。该方法将SSCUC问题分解为一个主问题和2T(T为调度周期)个约束潮流子问题,并通过交替迭代的方式获得原问题的最优解。4机9节点系统和改进118节点系统的计算结果验证了所提模型和算法的有效性。

关键词：机组组合风电不确定性区间预测安全约束广义benders分解

计及潮流约束的水火电力系统机组组合问题的分解–协调算法

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中国电机工程学报 2017年第11期37卷 3148-3161页

作者：汪超群韦化吴思缘广西电力系统最优化与节能技术重点实验室(广西大学) 广西壮族自治区南宁市530004 国网浙江省电力公司杭州供电公司浙江省杭州市310016

针对传统机组组合研究中因模型不够完善、约束过于简化而引起的计算准确度低和系统安全性差的缺陷,建立了考虑潮流方程和水电精确出力的水火机组组合(hydrothermal unit commitment,HTUC)模型。围绕该模型,文中首先采用广义benders分解... 详细信息

针对传统机组组合研究中因模型不够完善、约束过于简化而引起的计算准确度低和系统安全性差的缺陷,建立了考虑潮流方程和水电精确出力的水火机组组合(hydrothermal unit commitment,HTUC)模型。围绕该模型,文中首先采用广义benders分解算法将其划分为一个混合整数线性规划主问题和一个非线性规划子问题;然后将该子问题按时段进一步分解为T个规模较小的子问题,T为调度周期。其中,主问题对应于传统的水火联合调度(hydrothermal scheduling,HTS),子问题则是包含电压、无功等变量的约束潮流(constrained power flow,CPF)。主子问题之间通过可行割进行协调,并以交替迭代的方式获得原问题的解。最后对含有46台火电机组、8个梯级水电厂的IEEE 118节点系统进行计算,测试结果表明所提算法能在较少的时间内获得高质量的解,从而为大规模机组组合问题的求解提供参考。

关键词：水火电力系统交流潮流约束精确水电出力模型机组组合广义benders分解混合整数非线性规划

计及大气污染物时空扩散的电-气能流分散协同优化

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电工技术学报 2019年第23期34卷 4957-4971页

作者：史守圆瞿凯平余涛刘前进王文睿华南理工大学电力学院

针对传统大气污染物排放总量控制对降低发电活动污染危害效率不高的问题,提出一种计及大气污染物时空扩散和地区容忍能力差异的电-气互联系统最优能流分散求解算法,同时提出一种不含整数变量的天然气管道气流方向描述方法。基于高斯烟... 详细信息

针对传统大气污染物排放总量控制对降低发电活动污染危害效率不高的问题,提出一种计及大气污染物时空扩散和地区容忍能力差异的电-气互联系统最优能流分散求解算法,同时提出一种不含整数变量的天然气管道气流方向描述方法。基于高斯烟团模型描述污染物时空扩散过程,建立发电活动对空气污染的评价指标和环境附加约束。用若干仅含二次方项的等价约束替代含有绝对值符号的Weymouth气流方程,并通过罚凸凹过程将模型凸化。最后基于广义benders分解将最优电-气能流问题分解为可独立求解的电力网络主问题和天然气网络子问题,两者只需交换少量信息便可实现协同优化。仿真算例验证了该方法减轻大气污染的有效性及所提气流方向处理方法的准确性和优越性。

关键词：大气污染物时空扩散电-气互联系统管道气流方向广义benders分解

考虑直流功率调节次数限制的交直流系统动态无功优化

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华南理工大学学报（自然科学版） 2016年第4期44卷 55-62页

作者：李清刘明波赵文猛华南理工大学电力学院广东广州510640

为避免直流功率的频繁调节,建立了考虑直流调节次数限制的交直流系统动态无功优化模型,并应用广义benders分解方法求解.分解迭代中,将直流功率变量同整数变量一起划分到上层主问题中,这样下层问题能够分解为多个独立的单个时间段面的交... 详细信息

为避免直流功率的频繁调节,建立了考虑直流调节次数限制的交直流系统动态无功优化模型,并应用广义benders分解方法求解.分解迭代中,将直流功率变量同整数变量一起划分到上层主问题中,这样下层问题能够分解为多个独立的单个时间段面的交直流优化子问题,同时采用一种紧凑的benders割将子问题的优化信息传递到主问题中.在逐次线性逼近最优直流输电功率中,提出了一种动态调整直流功率变化步长的策略.最后以一个实际交直流互联大电网为例,验证了文中算法在限制直流功率调节次数方面的有效性和正确性,同时分析了不同最大调节次数限制取值对交直流动态无功优化结果的影响.

关键词：交直流系统动态无功优化广义benders分解逐次线性逼近