考虑需求响应不确定性的分布鲁棒优化调度模型研究

摘要

实施需求响应项目能提高电网调度运行的经济安全性，由于用户的实际响应情况受多种因素影响，用户侧的需求响应存在不确定性。因此，深入研究需求响应不确定优化调度对电网安全经济运行具有重要意义。
　　在需求侧由于外部环境多变性及用户用电习惯的复杂性，用以描述用户需求响应负荷量随机性的概率分布仍具有不确定性，即响应负荷量呈现随机和粗糙的双重不确定性。因此引入矩不确定分布鲁棒优化方法(Distributional Robust Optimization under MomentUncertainty, DRO-MU)，采用期望及协方差等矩参数构成的不确定集合描述其双重不确定。以不确定集内最小化的发电成本最大期望值作为目标函数;考虑到数学凸性，以正负旋转备用、线路安全域约束函数的最小条件期望不低于设定参数作为新约束条件，建立DRO-MU优化模型，再通过对偶转化将上述NP难问题化为方便求解的半定规划问题。仿真结果表明，系统总成本随不确定集范围的增大而增加;随着置信水平的提高，系统会在一定程度上降低经济性以提高安全性;由于考虑了变量双重不确定性，相对于确定分布下的条件风险方法，DRO-MU方法下的方案经济性略低，但安全性更高。
　　由于用户在不同价格信号或补偿政策激励下参与需求响应，其响应负荷量的不确定程度与补偿水平存在直接联系。因此从需求响应负荷量与补偿之间的需求弹性出发，通过引入放大系数对矩参数不确定集进行改进，避免可能因选取过于保守的不确定集参数而导致经济性较差的情况，并建立了改进不确定集下的分布鲁棒优化模型。仿真结果表明，响应可靠性水平提高，系统总成本相对降低，因此在不同需求响应政策与补偿标准下，电力公司可权衡调度方案的经济性与可靠性之后确定最优方案;针对不同需求弹性的用户可调整相应的补偿方案以到达经济性与可靠性的协调统一;同时总成本还随着负荷节点间相关系数的增大而增大。改进不确定集下的DRO-MU优化模型可提供一个更合理的调度方案，对经济调度研究具有重要意义。该方法还可用于解决价格或新能源出力等其他含不确定因素的优化问题。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 需求响应实施及发展现状

1．3 考虑需求响应不确定性的优化调度研究现状

1．3．1 需求响应参与调度的不确定优化问题

1．3．2 基于随机规划的需求响应优化调度

1．3．3 基于鲁棒优化的需求晌应优化调度

1．4 本文主要工作

第二章 分布鲁棒优化模型

2．1 不确定因素的刻画

2．2 描述变量双重不确定性的不确定集合

2．2．1 不确定集合分类

2．2．2 矩参数不确定集合

2．3 矩不确定分布鲁棒优化方法建模

2．3．1 矩不确定分布鲁棒优化模型

2．3．2 模型对偶转化及其半定规划模型

2．4 本章小结

第三章 考虑需求响应矩不确定的分布鲁棒优化调度模型

3．1 序列不平稳性与矩参数不确定性

3．1．1 时间序列平稳性

3．1．2 响应负荷序列的矩不确定性

3．2 考虑需求响应的安全经济调度模型

3．2．1 目标函数

3．2．2 约束条件

3．3 考虑需求响应矩不确定的分布鲁棒优化模型变换

3．3．1 响应负荷量的矩不确定集刻画

3．3．2 DRO-MU化的目标函数

3．4 DRO-MU模型的对偶转化及其半定规划模型

3．4．1 目标函数的对偶转化

3．4．2 约束条件的对偶转化

3．5 算例仿真与分析

3．5．1 仿真系统与算例参数

3．5．2 算例结果分析

3．6 本章小结

第四章 改进不确定集的分布鲁棒优化模型

4．1 引言

4．2 不同激励强度下矩不确定集的改进

4．2．1 响应与补偿的需求弹性关系

4．2．2 改进的矩参数不确定集及其放大系数

4．3 考虑晌应不确定性与可靠性的随机规划模型

4．3．1 目标函数

4．3．2 条件期望约束

4．4 DRO-MU模型及其对偶转化

4．4．2 约束的min-max模型及其对偶转化

4．5 算例仿真与分析

4．5．1 仿真系统与算例参数

4．5．2 算例结果分析

4．6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录