混合模糊优化方法应用于多尺度能源系统管理
发布时间：2020-08-27 09:04
【摘要】：在过去的几十年里,世界经历了快速的经济发展和社会革命,与此同时带来了不断增加的能源消费,导致了与电力工业相关的基础设施投资的增加以及越来越多的环境问题。如何有效地权衡能源供应安全与大气质量改善之间的矛盾,是当前决策者面临的巨大挑战。能源系统是一个复杂的巨系统,涉及到各种不确定的经济和技术参数,如能源需求/供应、电力生产、传输、消费、电力转换设施扩容以及大气污染物排放。这些不确定性参数不仅会影响相关的能源系统优化过程,还会影响生成的能源系统管理决策方案。因此,如何识别能源系统中存在的这些不确定性、探究它们之间的互动机理,以及如何将这些复杂关系映射到实际的能源系统规划中,是当前能源系统规划管理决策者面临的主要问题。针对以上问题,本文开发了一系列基于多尺度、多周期、多情景、多因素背景下的不确定性优化方法。具体包括:(1)构建了一种模糊随机模拟优化模型。该模型耦合了支持向量回归机技术、蒙特卡洛技术、分位式区间机会整数规划方法,能够有效处理模型中参数表征为随机变量、模糊边界区间的不确定信息。支持向量回归机、蒙特卡洛模拟技术用来预测模拟未来电力需求量。该模型将会运用到青岛市电力系统规划中,模型结果将会产生满足尖峰电力需求下的不同违约概率水平、不同必要性水平下的电力供应方案。(2)开发了一种基于考虑分时电价和电动汽车在内的鲁棒弹性随机规划方法,该方法能够有效处理城市能源系统中参数表征为区间、概率分布、弹性约束以及它们共同组合所形成的多重不确定性问题。构建的模型将会运用到青岛市能源系统管理规划中,该模型采用蒙特卡洛技术模拟了24小时的电力需求量。模型结果能够帮助决策者改善能源供应模式、降低能源系统成本、缓解大气污染排放并调整居民等终端用户的点电力消费行为。(3)开发了一种基于区间可能性基础弹性规划方法,并将其应用于青岛市电力系统规划中,该方法能够有效处理参数表征为区间弹性变量、区间可能性的不确定信息。支持向量回归机技术用来预测不同情景下的电力需求量。该模型产生了不同电动汽车刺激水平、不同弹性约束满意度水平、不同必要性水平下的电力供应方案。(4)开发了一种基于弹性可能性随机规划方法,用于处理系统中参数表征为弹性约束、模糊可能性分布、概率分布以及它们共同组合所形成的多重不确定性问题。该方法通过引入模糊可能性分布和概率分布不仅能够帮助决策者处理弹性约束中的高变异性,而且能够通过引进析因子分析技术有效地分析参数个体内部以及个体之间的交互作用对系统成本的影响,进而避免模型求解中不确定信息的丢失,提高解决方案的鲁棒性。基于弹性可能性随机规划方法,考虑新能源和电动汽车的影响,构建了北京市城市能源系统规划模型。该模型能够给出不同电力需求违约水平、不同满意度水平和可信度水平下的模型求解方案。(5)开发了一种不确定条件下的copula弹性随机规划方法,并将其应用于区域电力系统规划中。该方法不仅能够反映区域电力系统中随机变量的交互特征,而且能够有效地表征目标函数和约束条件中的不确定性信息。方法的适用性通过应用到京津区域电力系统规划模型中得以验证。基于开发的copula弹性随机规划方法,构建了一套基于copula弹性随机规划方法的京津电力系统规划模型。该模型可以有效地反映区域电力系统规划中能源供应安全、最小投资成本、环境减排以及系统中的多重不确定性问题。(6)开发了一种不确定条件下的联合随机模糊可信度规划方法,该方法不仅能够有效处理系统中的随机变量、区间参数、模糊集以及它们组合所形成的各种不确定性,而且能够反映多个随机变量之间遵循不同概率分布函数且未知相互关系时的交互特征。基于开发的联合随机模糊可信度规划方法,构建了京津冀电力系统规划模型,该模型探讨了不同情景、不同联合、单独概率水平以及不同可信度水平下的电力供应方案。通过不确定性分析,本研究获得了多种基于成本最小化和环境污染最小化时的能源系统、电力系统规划方案。模型涵盖能源系统的各个环节,包括能源加工和供需、电力生产和供应、污染物的减排、最小系统成本等。模型结果可以为调节现有能源供需模式提供数据支持,从而协调经济成本、系统效益、污染排放和能源供应的关系。研究发现能够帮助能源规划管理决策者实现能源系统经济效益、社会效益和环境效益的统一。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM73
【图文】：
市）、区域（京津冀）能源系统规划管理中存在的问题与特征，建立基于混合模逡逑糊优化方法的多尺度能源系统规划模型体系，实现能源活动相关的经济、社会、逡逑环境综合管理的决策支持。本论文共分为六个章节，图１－２为文章结构图。详逡逑细内容如下：逡逑论文结构逦｜逡逑＼逦＼逡逑■’逦＇＇逦Ｑ逦研究背景逦）逦０峰负？＾管理研究１逦，苹、逡逑第邋Ｃ研究意义）逦（电动汽车管理研宄｜三逡逑章逦研究内容逦不确定性优化技术逦文逡逑绪逦一逦广NB邋献逡逑＾逦研究路线逦城市能源系统研允逦＾逡逑、＇、逦．／逦：逦论文结构逦ｊ逦区域能源系统研[偅㈠郑义稀蔚谌禄诩夥甯汉晒芾淼某鞘械缌ο低彻婊芯垮义希掊危被诩夥宓缌π枨蟮那嗟菏心：婊Ｄ庥呕Ｐ脱绣冲义蠈叔澹不诜质钡缂鄣臈Q岛市鲁棒弹性随机规划模型研宄逡逑ｇ邋；逦逦邋逦邋——一￣＾邋ｉ逡逑Ｓ逦第四章基于电动汽车引入的城市能源系统规划研究逡逑ｊｇ邋１基于电动汽车引入的青岛市区间可能性基础弹性规划模型研[傚义希保插澹橛诘缍狄氲谋本┦械裕穑昴苄运婊婊Ｐ脱芯垮五澹慑澹殄义巷哓鲥五危裕义希掊蔚谖逭禄冢悖铮穑酰欤崮Ｄ獾那虻缌ο低彻婊芯垮义希渝澹被冢悖铮穑酰欤岬运婊婊木┙虻缌ο低彻婊Ｐ脱芯垮义希斟澹不冢悖铮穑酰欤崴婊：尚哦裙婊木┙蚣降缌ο低承婊Ｐ脱衃傚义希保卞澹诲澹澹蹋危哄危垮五危诲义系诹陆崧塾胝雇苠义襄五邋濉唬垮邋邋邋巍义贤迹保猜畚慕峁瑰义希疲椋纾酰颍邋澹保插澹裕瑁澹螅椋箦澹螅簦颍酰悖簦酰颍邋义系谝徽滦髀郏翰霰疚牡难芯勘尘坝胙绣骋庖
本文编号：2805901
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM73
【图文】：
市）、区域（京津冀）能源系统规划管理中存在的问题与特征，建立基于混合模逡逑糊优化方法的多尺度能源系统规划模型体系，实现能源活动相关的经济、社会、逡逑环境综合管理的决策支持。本论文共分为六个章节，图１－２为文章结构图。详逡逑细内容如下：逡逑论文结构逦｜逡逑＼逦＼逡逑■’逦＇＇逦Ｑ逦研究背景逦）逦０峰负？＾管理研究１逦，苹、逡逑第邋Ｃ研究意义）逦（电动汽车管理研宄｜三逡逑章逦研究内容逦不确定性优化技术逦文逡逑绪逦一逦广NB邋献逡逑＾逦研究路线逦城市能源系统研允逦＾逡逑、＇、逦．／逦：逦论文结构逦ｊ逦区域能源系统研[偅㈠郑义稀蔚谌禄诩夥甯汉晒芾淼某鞘械缌ο低彻婊芯垮义希掊危被诩夥宓缌π枨蟮那嗟菏心：婊Ｄ庥呕Ｐ脱绣冲义蠈叔澹不诜质钡缂鄣臈Q岛市鲁棒弹性随机规划模型研宄逡逑ｇ邋；逦逦邋逦邋——一￣＾邋ｉ逡逑Ｓ逦第四章基于电动汽车引入的城市能源系统规划研究逡逑ｊｇ邋１基于电动汽车引入的青岛市区间可能性基础弹性规划模型研[傚义希保插澹橛诘缍狄氲谋本┦械裕穑昴苄运婊婊Ｐ脱芯垮五澹慑澹殄义巷哓鲥五危裕义希掊蔚谖逭禄冢悖铮穑酰欤崮Ｄ獾那虻缌ο低彻婊芯垮义希渝澹被冢悖铮穑酰欤岬运婊婊木┙虻缌ο低彻婊Ｐ脱芯垮义希斟澹不冢悖铮穑酰欤崴婊：尚哦裙婊木┙蚣降缌ο低承婊Ｐ脱衃傚义希保卞澹诲澹澹蹋危哄危垮五危诲义系诹陆崧塾胝雇苠义襄五邋濉唬垮邋邋邋巍义贤迹保猜畚慕峁瑰义希疲椋纾酰颍邋澹保插澹裕瑁澹螅椋箦澹螅簦颍酰悖簦酰颍邋义系谝徽滦髀郏翰霰疚牡难芯勘尘坝胙绣骋庖
本文编号：2805901
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