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风电和电动汽车并网分析的多目标安全机组组合优化策略研究

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风电和电动汽车并网分析的多目标安全机组组合优化策略研究

作者：刘海勇东北大学

学位级别：硕士

随着化石能源的日益枯竭和环境污染问题的不断加剧,提高能源利用率、保护环境成了当今世界各国关注的焦点。在我国,为实现节能环保的目标,电力行业在发电侧大力发展各种分布式可再生能源,朝着电能生产的“低碳化”方向迈进;在用电侧则... 详细信息

随着化石能源的日益枯竭和环境污染问题的不断加剧,提高能源利用率、保护环境成了当今世界各国关注的焦点。在我国,为实现节能环保的目标,电力行业在发电侧大力发展各种分布式可再生能源,朝着电能生产的“低碳化”方向迈进;在用电侧则推广使用各种清洁、环保的用能负荷,由此使得大型风力发电装置和电动汽车得到快速发展。与此同时,智能电网建设不断完善,智能电表和高级测量体系的应用越来越广泛,使得电力系统能够随时监测用户的用电情况,甚至还可以根据用户的意愿控制其用电需求,这就为电动汽车充放电参与电力系统调度提供了有力的硬件基础。因此,将传统机组组合优化模型、分布式新能源和电动汽车充放电技术相结合,进而建立新型环保的多目标安全机组组合优化模型,不仅可以优化调整能源消费结构和用能方式,而且还可以促进节能减排,提高能源使用效率,实现经济的可持续发展。本文系统分析了传统安全机组组合优化模型的特点,详细介绍了机组组合模型建立中处理风电不确定性的方法,阐述了电动汽车充放电行为的建模原理,并在此基础上对规模化电动汽车接入电网的方式进行了深入研究。这些研究为传统机组组合模型应对风电出力随机性和规模化电动汽车接入带来的挑战提供了解决方案。考虑风电随机性和电动汽车无序充电对电力系统的影响,建立了基于模糊机会约束的多目标安全机组组合优化策略。以电力系统运行成本最低的传统机组组合模型为基础,考虑污染物排放最小的目标函数,在满足功率平衡约束和旋转备用约束的条件下,构建了风电与电动汽车并网参与能量供给的机组组合优化模型。通过模糊机会约束刻画风电的预测误差,电动汽车以V2G(Vehicle-to-grid,V2G)形式接入电网,实现可再生能源并网优化调度,降低机组运行成本。考虑电网的经济性和电动汽车用户满意度,提出了基于电动汽车分散控制的多目标安全机组组合优化策略。根据负荷特性和风电出力制定可变的虚拟电价信号,进而制定电动汽车充放电计划,该计划与风电、多目标安全机组组合相结合,建立了运行成本最小、二氧化硫、二氧化碳排放最少的多目标机组组合模型,并使用层次分析法将多目标函数转化成单目标函数,实现了平抑风电波动,提高风电使用效率,降低机组出力调整频率,进而降低系统运行成本的目的。

关键词：机组组合风电电动汽车模糊机会约束规划分散控制

模糊分时电价下计及需求响应不确定性的源网荷收益优化研究

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模糊分时电价下计及需求响应不确定性的源网荷收益优化研究

作者：朱金龙西华大学

学位级别：硕士

随着社会的不断进步,能源问题与环境问题越来越突出;能源供给侧与需求侧的矛盾也在逐渐尖锐化;当前我国电力市场化正在逐步推进,而电力需求侧对电能的需求量很大程度上引导着供给侧的供给量。用户用电短时间的尖峰负荷,会给发电侧和电... 详细信息

随着社会的不断进步,能源问题与环境问题越来越突出;能源供给侧与需求侧的矛盾也在逐渐尖锐化;当前我国电力市场化正在逐步推进,而电力需求侧对电能的需求量很大程度上引导着供给侧的供给量。用户用电短时间的尖峰负荷,会给发电侧和电网侧带来极为不利的影响,若通过增设发输电硬件设施来应对尖峰负荷无疑会大大增加投资和运行成本,因此,电力需求侧管理手段为解决这一矛盾提供了新思路,基于此,论文的主要工作概述如下:（1）文章首先分析了当前电力需求侧管理中经济措施的研究现状,根据研究现状提出了将峰谷平分时电价改进策略。即对某地区用户的高维负荷数据采用主成分分析法进行降维处理,再采用层次聚类算法对降维后的数据聚类分析,得到不同的用户类型;对每一类型的用户运用模糊C值聚类算法将其负荷曲线的峰平谷时段进行划分,引入模糊数学的模糊隶属度量化各小时用户的负荷隶属于某个时段的程度,根据该量化指标并结合消费者心理和价格弹性理论,将峰谷平分时电价改进为模糊分时电价模型,即用户的每个小时电价会依据负荷曲线的峰谷走势而波动。（2）根据用户的分类结果,基于模糊不确定理论建立了地区不同类型用户在模糊分时电价下计及需求响应不确定性的模糊不确定响应模型。本文在总结国内外研究现状的基础上,研究了以模糊分时电价作为杠杆,对源网荷各侧经济指标的优化作用。为了更好地优化各侧经济指标,文章引入了双层优化理论建立了基于可信性的模糊机会约束双层优化模型:上层模型以模糊分时电价为杠杆优化负荷曲线、用户满意度与用电成本满意度,下层模型则在上层负荷需求下确定最优的机组出力,优化源网侧的运行成本,再采用遗传算法和粒子群算法分别求解上下层模型,最后在算例中验证了论文提出的模型的有效性。

关键词：模糊分时电价需求响应模糊机会约束规划用户分类

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SVC与分布式电源的协同优化技术研究

SVC与分布式电源的协同优化技术研究

作者：吴长元广东工业大学

学位级别：硕士

随着人类社会的快速发展,发展所必须的传统化石能源正面临着枯竭和环境污染等威胁。电能作为清洁高效的二次能源目前主要由化石能源转化而来,为了应对化石能源带来的资源枯竭和环境污染等威胁,以太阳能和风能为代表的可再生能源的使用... 详细信息

随着人类社会的快速发展,发展所必须的传统化石能源正面临着枯竭和环境污染等威胁。电能作为清洁高效的二次能源目前主要由化石能源转化而来,为了应对化石能源带来的资源枯竭和环境污染等威胁,以太阳能和风能为代表的可再生能源的使用受到了广泛的重视。在国家可持续发展战略的推动下,以光伏和风电为代表的分布式电源具有环境友好、供电灵活、安装方便等优点引起了广泛的研究和应用。集中式发电和分布式发电相结合的供电模式是未来电网发展的必然方向。电动汽车与传统燃油汽车相比具有环保节能等明显优点,电动汽车的推广应用也越来越广泛。但分布式电源出力和电动汽车充电负荷的不确定性对配电网影响很大,如果不能得到合理有效的控制,将会出现电压越限、加剧负荷高峰等严重影响配电网安全稳定运行的问题。因此,对含有分布式电源和电动汽车的新能源配电网协同优化控制方法提出了更高要求。鉴于上述问题,本文针对含分布式电源和电动汽车的配电网协同优化控制方法进行了分析和研究,主要工作如下:(1)采用随机变量和模糊变量对光伏发电系统和风力发电机组两种分布式电源出力和电动汽车充电负荷不确定性进行分析,建立分布发电系统出力和电动汽车充电负荷的概率分布模型和模糊分布模型。采用可处理输入随机变量间相关性的基于拉丁超立方采样的蒙特卡洛(CLMCS)概率潮流计算方法和基于可信性理论的模糊潮流计算方法分析分布式电源出力和电动汽车充电负荷不确定性对配电网电压的影响;(2)对静止无功补偿器(SVC)的工作原理和基于电力系统无功需求的SVC控制系统及其控制策略进行分析,利用其快速连续的无功调节能力对含分布式电源和电动汽车的新能源配电网电压进行调节;(3)根据分布式电源出力和电动汽车充负荷电概率分布模型,分析光伏发电系统、风电机组和电动汽车无功调节能力,建立基于随机机会约束规划的SVC与分布式电源协同优化模型,结合有载调压变压器和电容器等传统无功调节手段,协同优化SVC与分布式电源输出的无功功率,并借助电动汽车与电网互动(V2G)技术对电动汽车充放电进行优化控制,使得电动汽车在向电网放电的同时还可为电网提供部分无功支撑,采用CLMCS概率潮流计算方法和改进NSGA-II对模型进行求解,并采用改进IEEE-69节点配电网系统对该模型和求解方法进行了验证;(4)根据分布式电源出力和电动汽车充电负荷模糊分布模型,建立基于模糊机会约束规划的SVC与分布式电源协同优化模型,结合有载调压变压器和电容器等传统无功调节手段,协同优化SVC与分布式电源输出的无功功率,并借助电动汽车V2G技术对电动汽车充放电进行优化控制,使得电动汽车在向电网放电的同时还可为电网提供部分无功支撑,采用基于可信性理论的模糊潮流计算方法和改进多目标粒子群算法对模型进行求解,最后采用改进IEEE-69节点配电网系统对该模型和求解方法进行了验证。

关键词：配电网静止无功补偿器分布式电源电动汽车V2G 随机机会约束规划模糊机会约束规划

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基于模糊需求的联合补充和货物运输问题研究

基于模糊需求的联合补充和货物运输问题研究

作者：王笑天哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

联合补充运输问题(JRD)在生产和库存控制中一个具有重大意义的问题。在过去的研究中,此类问题的研究大多数是针对联合补充问题的研究,并且主要是基于在约束条件为确定的情况下,然而在实际的应用中,有许多不确定因素的存在,比如说商品的... 详细信息

联合补充运输问题(JRD)在生产和库存控制中一个具有重大意义的问题。在过去的研究中,此类问题的研究大多数是针对联合补充问题的研究,并且主要是基于在约束条件为确定的情况下,然而在实际的应用中,有许多不确定因素的存在,比如说商品的需求会随着市场的起伏变化而产生相应的改变,商品的成本也会随着诸如人力、物资等现实状况的波动而产生变化等。本文将对模糊机会约束规划的JRD问题进行研究,将需求变量定义为服从梯形隶属度函数的模糊值,将JRD问题转化为数学模型并针对其求解,运用不同的算法求解并进行对比和分析。首先,运用模糊数学理论将JRD问题模型转换为数学模型,考虑需求为模糊量,并且在一定条件下不满足约束条件的决策前提下,用梯形模糊数表示需求,结合可能性理论中三种不同测度,即可信性测度、可能性测度以及必要性测度,建立基于多种不同物品的模糊联合补充运输的机会约束规划模型,主要从订货成本和库存成本两方面考虑,将最小化供应链总成本作为最终的目标函数。其次,利用遗传算法和启发式RAND算法对联合补充运输问题的模糊机会约束规划模型进行求解,通过实例带入计算求解得到相应的数值结果,对数值结果进行对比和分析,同时分析产生这种结果的内在原因,总结以上两种算法的优点和不足。最后,建立库存管理系统,在该库存管理系统中采用遗传算法和启发式RAND算法分别进行决策,将算法运用于解决实际应用问题,从而验证对于以上两种算法研究的正确性,以及对于模糊机会约束规划的联合补充和货物运输问题的研究是具有实际意义和应用价值的。

关键词：联合补充运输问题模糊机会约束规划 RAND算法遗传算法

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电力系统恢复过程中的有功无功优化控制研究

电力系统恢复过程中的有功无功优化控制研究

作者：陈彬山东大学

学位级别：硕士

智能电网、自愈电网、弹性电网等概念的相继提出推动着现代电力系统进一步向互动、自愈、高安全性与高可靠性发展,大停电后的系统恢复控制也越来越受到重视。随着特高压交直流混联输电系统的建设以及高比例可再生能源的接入,日益复杂的... 详细信息

智能电网、自愈电网、弹性电网等概念的相继提出推动着现代电力系统进一步向互动、自愈、高安全性与高可靠性发展,大停电后的系统恢复控制也越来越受到重视。随着特高压交直流混联输电系统的建设以及高比例可再生能源的接入,日益复杂的电网形态和不断提升的电压等级给电力系统恢复控制带来了新的挑战。电能消费占终端能源消费的比例日渐增加,大停电事故对社会造成的影响越来越深刻,合理可行的有功无功优化控制方案是实现系统安全快速恢复的基础。本文在学习和借鉴已有研究工作的基础上,沿着从网架重构前期到网架重构后期的时序线索,针对不同阶段的核心问题,对系统恢复过程中的有功无功优化控制问题进行了深入研究。整个研究包括网架重构前期的持续工频过电压优化控制、网架重构后期的负荷优化选择以及网架重构后期的机组出力优化控制问题,涉及策略分析、模型构建、算法求解等多个方面的内容。论文的主要研究工作和创新成果如下：（1）针对当前持续工频过电压控制静态优化方法的局限,以恢复序列为优化周期,以线路投运为分段标志,建立了网架重构前期的动态多目标工频过电压优化控制模型,实现一个恢复周期内的全过程优化。根据恢复过程需要,结合系统恢复方案,定义了恢复过程中的工频过电压优化控制的目标函数,综合考虑恢复序列的操作风险、电压控制方案的操作时间以及系统的电压偏差对电压控制方案的影响。利用改进的强度Pareto进化算法（Improved strength Pareto evolutionary algorithm, SPEA2）求解模型的Pareto最优解,并采用字典序法选择出适应不同恢复场景的最优方案。最后采用山东电网实际算例分析对比了不同恢复场景下的电压控制方案,验证了本文所提模型的有效性。（2）针对不确定条件下的负荷恢复问题,采用梯形模糊参数表示待恢复节点的负荷接入量,将确定性的有功功率平衡和频率约束转化为模糊参数下的机会约束,综合考虑负荷恢复效益和负荷过载风险对负荷优选的影响,建立了网架重构后期的负荷优化选择模型。在计算负荷权重时,引入模糊熵量化负荷的不确定性,将负荷重要度和不确定度纳入负荷评价指标。最后采用模糊机会约束的清晰等价类将负荷恢复的不确定模型转化为确定性的0-1规划模型,该模型可以借助成熟的混合整数规划方法求解。仿真算例表明本文所提模型能够平衡恢复过程中的负荷恢复效益和负荷过载风险,得到的决策方案对负荷的模糊不确定性具有更好的适应性。（3）针对面向模糊负荷的机组出力匹配问题,以机组有功功率调整时间最短为目标函数,兼顾无功功率平衡和电压约束,同时引入正负旋转备用模糊机会约束应对负荷预测误差对恢复进程带来的影响,建立了网架重构后期的机组出力优化模型,为系统恢复提供合理的系统运行方式。在对模型进行求解时,将模糊机会约束转化为其清晰等价类,并对清晰等价类进行了线性化处理。针对潮流方程的非线性问题,分别采用基于直流潮流和近似线性化潮流（Linear programming approximation of AC power flows, LPAC）方法将系统有功和无功功率平衡约束进行近似线性化处理,将机组出力优化问题转化为混合整数线性规划问题。最后采用IEE30节点算例验证了本文所提机组出力优化控制模型的有效性以及求解算法的精确性。

关键词：电力系统恢复工频过电压控制负荷恢复优化机组出力优化多目标优化模糊机会约束规划

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考虑模糊需求的多式联运路径优化研究

考虑模糊需求的多式联运路径优化研究

作者：刘艳芳北京交通大学

学位级别：硕士

在经济全球化的背景下,资源、产品、市场分布在全球范围内,企业为了使资源得到最优的配置,不断拓展新的市场,这就给货运系统带了巨大挑战。建立高效的综合货运系统,核心就是实现各种运输方式的衔接和一体化。多式联运正是综合了铁路、... 详细信息

在经济全球化的背景下,资源、产品、市场分布在全球范围内,企业为了使资源得到最优的配置,不断拓展新的市场,这就给货运系统带了巨大挑战。建立高效的综合货运系统,核心就是实现各种运输方式的衔接和一体化。多式联运正是综合了铁路、公路、水路、航空运输方式的一种先进运输组织形式,能最大程度发挥各种运输方式的优势,满足综合运输系统的要求。而研究多式联运路径规划问题就是为了合理降低运输成本、减少不必要的运力浪费,以及改善多式联运中的不合理运输;通过对不同运输方式的组合优化,实现对整个运输组合形式的有效利用,以便更充分地利用现有设施的能力,并从运输费崩与运输时间两个方面影响承运人和客户的利益。本文研究的是的以集装箱为运输载体的考虑模糊需求的多式联运路径优化问题,主要做了以下工作：(1)对多式联运的基础知识进行了总结梳理,全面熟悉多式联运的整个运输过程,为研究多式联运路径优化问题提供了坚实的理论基础。(2)分析多式联运过程中影响路径优化建模的因素并对多式联运路径优化目标进行分析：然后根据实际的运输情况,确定本文研究模型中不确定的因素为货运量和运输时限,并用三角模糊数对其进行表示,最后对求解模糊模型的方法进行了分析。(3)构建了考虑模糊需求的多式联运路径优化模型,由于构建的模型中目标函数和部分约束条件是模糊的,必须进行清晰化后才能求解。本文选定不确定规划中的机会约束规划对模型进行清晰化,并对得到的清晰模型用数学规划软件Lingo进行求解。(4)最后用一个实例验证了模型及解法的可行性,并对影响目标函数的置信因子进行灵敏度分析,以便为今后多式联运经营人提供决策依据。

关键词：模糊需求多式联运路径优化模糊机会约束规划

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电动汽车废旧电池物流网络模型研究

电动汽车废旧电池物流网络模型研究

作者：王珊华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

在能源与环境的约束下,电动化早已成为汽车行业整体发展的趋势,再加上政府的各类利好政策不断山台,人们的环保意识越来越强,近年来电动汽车可谓是“爆发式增长”,配套动力电池的销量也逐年攀升,然而电动汽车动力蓄电池的寿命是有限的,... 详细信息

在能源与环境的约束下,电动化早已成为汽车行业整体发展的趋势,再加上政府的各类利好政策不断山台,人们的环保意识越来越强,近年来电动汽车可谓是“爆发式增长”,配套动力电池的销量也逐年攀升,然而电动汽车动力蓄电池的寿命是有限的,预计到2020年将会出现一个报废的小高峰。电动汽车废旧电池回收是一个系统的工程,需要物流网络配合,但是我国电动汽车废旧电池物流行业处于分散式经营的无序状态,尚未形成规模化的物流网络。学术界对物流网络模型研究虽多,专门针对电动汽车废旧电池的物流网络模型却几乎没有。因此研究电动汽车废旧电池物流网络模型对提高废旧电池利用率、节约资源、保护环境以及完善学术体系都是十分必要的。本文以电动汽车废旧电池为研究对象,基于物流网络相关理论,辅以生产者责任延伸制度理论和不确定规划理论,对电动汽车废旧电池物流网络模型进行研究。绝大部分电动汽车废旧电池回收后,返回制造企业提取有用的零部件,再生产成新的动力电池,这样废旧电池逆向物流与新电池正向物流合成一个闭环的物流网络。而且关于电动汽车废旧电池的研究,国内以逆向物流为主,但国外以正逆向闭环物流为主,因此本文在主要研究废旧动力电池物流网络的同时,借鉴国外经验,构建模型时考虑了正向物流的影响。首先从政策、渠道、设施三方面对我国电动汽车废旧电池物流网络现状进行分析,比较研究自营、联营和第三方外包三种主要物流回收模式后,结合物流网络现状提出一种新的物流模式,即以多家电池制作企业为主体联合第三方物流企业、废弃物处理工厂等共同负责的电动汽车废旧电池多方联合运营物流模式。然后在多方联合运营模式的基础上,以物流网络总收益最大化为目标,构建确定环境下电动汽车电池正逆向物流网络模型,与传统物流网络模型相比,加入可同时处理正逆向物流的物流中心。接着建立不确定环境下电动汽车废旧电池物流网络模型,同时考虑电动汽车电池需求量、废旧电池逆向回收量以及回收质量的不确定性,分别使用三角模糊数表示,运用模糊机会约束规划方法将不确定模型转化为确定模型,以便求解。最后以北京市为研究算例,将其分为五大消费区域,运用Lingo软件分别求解确定环境和不确定环境下模型,得到各物流网络设施的分布、选址、流量结果,并分析了置信水平对不确定环境模型结果的影响,据此提出政策建议。

关键词：电动汽车废旧电池物流网络模糊机会约束规划

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制造/再制造集成物流网络模糊优化设计方法

计算机集成制造系统 2008年第8期14卷 1472-1480页

作者：狄卫民马祖军代颖郑州大学管理工程系河南郑州450001 西南交通大学物流学院四川成都610031 西南交通大学经济管理学院四川成都610031

为提高制造/再制造物流管理绩效,提出了合理设计制造/再制造闭环物流网络结构。将废旧产品回收量、新产品或再生品需求量、物流设施的生产或处理能力等看成三角或容差模糊参数,建立了单周期、单回收产品、有能力限制、同一物流设施备选... 详细信息

为提高制造/再制造物流管理绩效,提出了合理设计制造/再制造闭环物流网络结构。将废旧产品回收量、新产品或再生品需求量、物流设施的生产或处理能力等看成三角或容差模糊参数,建立了单周期、单回收产品、有能力限制、同一物流设施备选地点对应多种可选物流设施类型的集成物流网络设计的模糊混合整数线性规划模型。为求解该模型,利用模糊机会约束规划方法将其转换成等价清晰模型。介绍了模糊混合整数线性规划模型针对同类型不同规模的物流设施选择的扩展应用,阐述了置信水平重要程度的分析方法,通过算例验证了模糊优化设计方法的有效性。

关键词：制造再制造物流网络模糊机会约束规划优化设计

基于可信性理论的计及能效电厂低碳经济电源规划

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基于可信性理论的计及能效电厂低碳经济电源规划

作者：靳国臣燕山大学

学位级别：硕士

在电源规划中加入低碳技术并重视风电、光伏等新能源机组建设是电力部门实现低碳减排指标的重要途径,另外,将需求侧管理的创新模式能效电厂应用到电源规划中,不但能够解决日益严峻的环保问题,而且可以节约能源,取得良好的经济效益。此外... 详细信息

在电源规划中加入低碳技术并重视风电、光伏等新能源机组建设是电力部门实现低碳减排指标的重要途径,另外,将需求侧管理的创新模式能效电厂应用到电源规划中,不但能够解决日益严峻的环保问题,而且可以节约能源,取得良好的经济效益。此外,电力系统中各种不确定性,如负荷预测不确定性、能效电厂出力不确定性等,都给电源规划提出了更高的要求。本文对低碳经济电源规划问题进行了研究,主要研究内容包括:首先,对典型电源规划及发展现状进行了研究,进而分析了加入低碳电力技术及能效电厂的电源规划模型,且研究了解决电源规划中不确定因素的方法,为计及能效电厂并考虑不确定因素的低碳经济电源规划提供了理论支撑。其次,建立了计及能效电厂的新型低碳经济电源规划模型,以系统综合成本最小为目标函数,包含机组建设成本、能效电厂建设成本、机组运行成本、碳交易成本。采用离散细菌群体趋药性算法(Discrete Bacterial Colony Chemotaxis,DBCC)优化求解,与不计能效电厂的低碳经济电源规划模型进行了对比,分析了不同碳排放限额、不同电力不足期望值对规划方案的影响,仿真结果验证了模型和算法的有效性。最后,针对电源规划中存在模糊不确定性问题,建立了基于可信性理论的计及能效电厂的低碳经济电源规划模型,模型中计及负荷预测和能效电厂出力模糊不确定性,通过对模糊机会约束条件清晰化处理,得到了等价模型,利用DBCC算法进行优化求解,对传统电源规划模型、加入能效电厂的电源规划模型、加入能效电厂且考虑模糊不确定因素的规划模型进行对比,分析了模糊机会约束条件对碳交易成本、能效电厂投资成本、机组投资成本和运行成本的影响,仿真结果验证了模型和算法的有效性。

关键词：电源规划可信性理论模糊机会约束规划能效电厂离散细菌群体趋药性算法