电力系统两阶段鲁棒经济调度建模与求解研究

摘要

近些年，随着新能源不断的注入电力系统，电力系统机组组合和机组安全出力问题面临着不确定性问题的挑战。因此，越来越多的研究集中在如何找到好的方法以适应电力系统机组组合和机组安全出力问题中的不确定问题。其中一种候选的处理不确定问题的方法为两阶段鲁棒优化法，其可以使电力系统适应任何不确定性的情况。两阶段鲁棒优化的第二阶段为最大最小问题，该最大最小问题的最优解保证了两阶段鲁棒优化的可行性。但是，非凸的最大最小问题是很难在可以接受的时间范围内得到最优解。本文利用一种新的方法——二进制展开法——将最大最小问题重塑成为一个混合整数优化问题。同时利用该方法还可以得到新的混合整数优化问题和原始的最大最小问题的最优值差异的范围。最优值的差异量化了最大最小问题的解的最优性。利用二进制展开法使得最优值的差异是可以被控制的并且具有可观性。此外，两种加速技术被用来提高混合整数规划问题的计算效率和计算速度。两种加速技术为改进的消除不起作用的输电线路输电容量约束和各个时间并行计算方法。经验证，利用两种加速技术后解决最大最小问题的计算负担被很大程度的消减。本文使用的二进制展开法以及两种加速技术是在IEEE-118 母线系统上进行实验验证的。实验结果证明了使用新的以二进制展开法为基础的两阶段鲁棒优化电力系统机组组合和机组安全出力问题的有效性并同时验证了加速技术的有效性。

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Abstract

第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 鲁棒优化的发展进程

1.3 优化算法

1.3.1 智能算法

1.3.2 分解算法

1.4 国内外对于鲁棒优化在电力系统中的应用的研究

1.5 本文研究内容

第2章 传统电力系统经济调度模型

2.1 引言

2.2 安全调度模型的一般模型

2.3 鲁棒优化

2.3.1 不确定性集合

2.3.2 鲁棒优化安全经济调度模型

2.3.3 两阶段鲁棒优化经济调度模型

2.4 本章小结

第3章 二进制展开法求解最大最小问题

3.1 引言

3.2 对偶理论简介

3.3 MIP问题重构来解决最大最小问题

3.3.1 二进制展开法

3.3.2 重构对偶问题

3.4 本章小结

第4章 加速技术

4.1 引言

4.2 双线性项的消减

4.3 快速识别传输线路安全约束中不起作用约束的方法

4.4 改进的消除不起作用约束的方法

4.5 时间拆分加速法

4.6 本章小结

第5章 算例分析

5.1 引言

5.2 二进制展开法有效性的验证

5.3 与其他方法的对比

5.4 加速算法验证

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录A

A.1 一个调度周期的调度结果

A.2 λ取值范围的推导

A.3 MILP建模技术

A.4 重构子问题解的误差范围

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢