外逼近法和分布式交替方向乘子法在电力系统优化调度中的应用研究
发布时间：2021-08-10 13:16
化石能源发电产生的温室气体已经对环境产生了非常大的负面影响。所以从2016年开始,使用非化石能源逐步替代传统的火力发电已经成为我国防治大气污染、改善环境质量、调整能源结构的重要措施。为了构建清洁低碳、安全高效的能源体系,深入研究电力系统运行调度具有重要的理论和现实意义。本文以外逼近法和分布式交替方向乘子法为研究主线,并以电力系统水火机组组合和直流最优潮流问题为例进行应用研究。首先,本文将含罚函数的外逼近法应用于非凸的水火机组组合问题。含罚函数的外逼近法首先求解原问题的连续松弛问题,然后交替求解混合整数线性规划主问题和非线性规划子问题。针对主问题,本文采用比例二阶割来有效逼近凸非线性函数。因此,混合整数线性规划主问题就转变为混合整数二次约束规划问题。此外,本文还提出一个启发式方法加快原问题的连续松弛问题的求解。本文通过44火电机组15水电机组24时段等2个系统验证了所提方法的有效性。其次,本文将协同交替方向乘子法应用于含碳排放权交易的直流动态最优潮流问题。与别的基于交替方向乘子法的分布式方法需要相邻子系统间公开耦合支路信息和耦合支路两端节点信息不同,本文的方法只需要相邻子系统间公开耦合支...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１基于増广罚函数的外逼近法产生的上界和下界序列??Ｆｉｇ．?２－１?Ａ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｌｏｗｅｒ?ｂｏｕｎｄｓ?ａｎｄ?ｕｐｐｅｒ?ｂｏｕｎｄｓ?ｏｆ?ＯＡＭ－ＰＦ??
ｙ?＋ｘ?＝ｃｒ，？Ｔ）?＞?〇??ｘＥＸ??ｙ?６７??３．３）中，ｆＴ和？Ｔ都是罚参数。和是分别对应罚参数（Ｔ和？％．５）得到的可行点对的集合。歹为求解问题（３．４）得到的不可行点对的．３）中罚参数权重的取值如下：??果〇Ｔ，ｙＴ）?ｅ?Ｆ，则（ｒ，？Ｔ）＝刈沪％ＡＴ，Ａ｜。其中，（ＡＴ，％２Ｔｊｉ）是问／￡＝￥７时，对应约束的ＫＫＴ乘子。；是一个常数。??果（ｘＴ，ｙＴ）Ｅ?歹，贝！Ｊ（〇?＝?ｉ／？｜；ｉｍ｜。其中，（ＡＭ）是问题（３．４）满足ｙ应约束的ＫＫＴ乘子。４是一个常数。??１展示了不含罚函数的ＭＩＬＰ和含罚函数的ＭＩＬＰ的对比。含罚函去原问题可行域的前提下，获得一个最小的可行域。??ａ???ＭＩＬＰ?ｗｉｔｈｏｕｔ?ＰＦ??
不过表３－１中的算法ＩＩ和算法Ｉ的主问题求解精度都是ｌｅ－５。所以，本文研究是否??能够在算法ＩＩ结果比算法Ｉ好的基础上，通过降低算法ＩＩ中ＭＩＱＣＰ主问题的求解精度??达到减少算法ＩＩ计算时间的目的。具体研究结果见表３－２。表３－２中算法ＩＩ的松弛问题??都使用启发式方法求解。表３－２给出的是ｖ２取不同值时，算法ＩＩ在主问题求解精度分别??为５ｅ－４、３ｅ－４、ｌｅ－４、７ｅ－５、５ｅ－５和３ｅ－５时的计算结果。通过比较表３－１和表３－２中的??火电燃料费用、弃水总量、算法迭代次数和计算时间，可以发现降低算法ＩＩ中ＭＩＱＣＰ??主问题的求解精度，算法ＩＩ计算出的火电燃料费用依然比算法Ｉ和经典ＯＡＭ小。在求??解大规模问题时，适当降低算法ＩＩ中ＭＱＣＰ主问题的求解精度，不仅可以减少计算时??间而且还能得到比算法Ｉ和经典ＯＡＭ更好的解。??为了更直观地展示火电机组和水电机组在２４个时段的机组输出功率。图３－５、图??３－６和图３－７分别展示了ｖ２?＝?１００和ｒ２?＝?０时，算法Ｉ、算法ＩＩ和经典ＯＡＭ计算出的??１０火电机组和４水电机组２４个时段的功率输出。其中，横坐标为时段数，纵坐标为水??电机组和火电机组的输出功率大小。图３－５和图３－６中，可以发现本文目标函数中考虑??了水库弃水（ｖ２?＝?１００）最小后，出力计划都比目标函数中不考虑水库弃水（ｖ２?＝?０）??更好。??Ｕ＿■?！?：?！?ｉ?＾?！?Ｉ?；?Ｔ?！?Ｉ?Ｍ?■?ｉ?ｉ?Ｉ?；?１?：?Ｍ．；?；?：?Ｉ?；?；?：?１?；??
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年我国电力发展形势及2019年展望[J]. 李际,樊慧娴. 中国能源. 2019(02)
[2]2018年我国非化石能源发展形势及2019年展望[J]. 高虎,时璟丽. 中国能源. 2019(02)
[3]电网企业参与分布式发电项目售电竞争环境分析[J]. 沈卫东,路妍,赵哲源,姜宇,李欣民. 电力需求侧管理. 2018(03)
[4]南方电网促进可再生能源消纳的实践及发展展望[J]. 胡飞雄,周保荣,卢斯煜. 中国电力. 2018(01)
[5]西南水电“弃水”困局与对策[J]. 帅伟. 中国电力. 2017(10)
[6]一种用于机组组合问题的改进双重粒子群算法[J]. 李整,谭文,秦金磊. 中国电机工程学报. 2012(25)
[7]低碳电力调度方式及其决策模型[J]. 陈启鑫,康重庆,夏清,Daniel KIRSCHEN. 电力系统自动化. 2010(12)
[8]水火电联合短期调度的混合整数规划方法[J]. 吴宏宇,管晓宏,翟桥柱,高峰. 中国电机工程学报. 2009(28)
[9]基于外逼近方法的中期机组组合问题[J]. 全然,简金宝,郑海艳. 电力系统自动化. 2009(11)
[10]机组负荷经济调度的研究分析[J]. 沈玉华. 中国电力. 1998(01)
博士论文
[1]机组组合问题紧外逼近与内外逼近模型方法及优化问题QP-free算法研究[D]. 韩道兰.广西大学 2013
[2]凸规划技术在水火联合调度问题中的应用[D]. 祝宇楠.广西大学 2014
[3]计及分布式电源的电力系统潮流及可靠性与稳定性研究[D]. 刘波.上海交通大学 2009
本文编号：3334131
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１基于増广罚函数的外逼近法产生的上界和下界序列??Ｆｉｇ．?２－１?Ａ?ｓｅｑｕｅｎｃｅ?ｏｆ?ｌｏｗｅｒ?ｂｏｕｎｄｓ?ａｎｄ?ｕｐｐｅｒ?ｂｏｕｎｄｓ?ｏｆ?ＯＡＭ－ＰＦ??
ｙ?＋ｘ?＝ｃｒ，？Ｔ）?＞?〇??ｘＥＸ??ｙ?６７??３．３）中，ｆＴ和？Ｔ都是罚参数。和是分别对应罚参数（Ｔ和？％．５）得到的可行点对的集合。歹为求解问题（３．４）得到的不可行点对的．３）中罚参数权重的取值如下：??果〇Ｔ，ｙＴ）?ｅ?Ｆ，则（ｒ，？Ｔ）＝刈沪％ＡＴ，Ａ｜。其中，（ＡＴ，％２Ｔｊｉ）是问／￡＝￥７时，对应约束的ＫＫＴ乘子。；是一个常数。??果（ｘＴ，ｙＴ）Ｅ?歹，贝！Ｊ（〇?＝?ｉ／？｜；ｉｍ｜。其中，（ＡＭ）是问题（３．４）满足ｙ应约束的ＫＫＴ乘子。４是一个常数。??１展示了不含罚函数的ＭＩＬＰ和含罚函数的ＭＩＬＰ的对比。含罚函去原问题可行域的前提下，获得一个最小的可行域。??ａ???ＭＩＬＰ?ｗｉｔｈｏｕｔ?ＰＦ??
不过表３－１中的算法ＩＩ和算法Ｉ的主问题求解精度都是ｌｅ－５。所以，本文研究是否??能够在算法ＩＩ结果比算法Ｉ好的基础上，通过降低算法ＩＩ中ＭＩＱＣＰ主问题的求解精度??达到减少算法ＩＩ计算时间的目的。具体研究结果见表３－２。表３－２中算法ＩＩ的松弛问题??都使用启发式方法求解。表３－２给出的是ｖ２取不同值时，算法ＩＩ在主问题求解精度分别??为５ｅ－４、３ｅ－４、ｌｅ－４、７ｅ－５、５ｅ－５和３ｅ－５时的计算结果。通过比较表３－１和表３－２中的??火电燃料费用、弃水总量、算法迭代次数和计算时间，可以发现降低算法ＩＩ中ＭＩＱＣＰ??主问题的求解精度，算法ＩＩ计算出的火电燃料费用依然比算法Ｉ和经典ＯＡＭ小。在求??解大规模问题时，适当降低算法ＩＩ中ＭＱＣＰ主问题的求解精度，不仅可以减少计算时??间而且还能得到比算法Ｉ和经典ＯＡＭ更好的解。??为了更直观地展示火电机组和水电机组在２４个时段的机组输出功率。图３－５、图??３－６和图３－７分别展示了ｖ２?＝?１００和ｒ２?＝?０时，算法Ｉ、算法ＩＩ和经典ＯＡＭ计算出的??１０火电机组和４水电机组２４个时段的功率输出。其中，横坐标为时段数，纵坐标为水??电机组和火电机组的输出功率大小。图３－５和图３－６中，可以发现本文目标函数中考虑??了水库弃水（ｖ２?＝?１００）最小后，出力计划都比目标函数中不考虑水库弃水（ｖ２?＝?０）??更好。??Ｕ＿■?！?：?！?ｉ?＾?！?Ｉ?；?Ｔ?！?Ｉ?Ｍ?■?ｉ?ｉ?Ｉ?；?１?：?Ｍ．；?；?：?Ｉ?；?；?：?１?；??
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年我国电力发展形势及2019年展望[J]. 李际,樊慧娴. 中国能源. 2019(02)
[2]2018年我国非化石能源发展形势及2019年展望[J]. 高虎,时璟丽. 中国能源. 2019(02)
[3]电网企业参与分布式发电项目售电竞争环境分析[J]. 沈卫东,路妍,赵哲源,姜宇,李欣民. 电力需求侧管理. 2018(03)
[4]南方电网促进可再生能源消纳的实践及发展展望[J]. 胡飞雄,周保荣,卢斯煜. 中国电力. 2018(01)
[5]西南水电“弃水”困局与对策[J]. 帅伟. 中国电力. 2017(10)
[6]一种用于机组组合问题的改进双重粒子群算法[J]. 李整,谭文,秦金磊. 中国电机工程学报. 2012(25)
[7]低碳电力调度方式及其决策模型[J]. 陈启鑫,康重庆,夏清,Daniel KIRSCHEN. 电力系统自动化. 2010(12)
[8]水火电联合短期调度的混合整数规划方法[J]. 吴宏宇,管晓宏,翟桥柱,高峰. 中国电机工程学报. 2009(28)
[9]基于外逼近方法的中期机组组合问题[J]. 全然,简金宝,郑海艳. 电力系统自动化. 2009(11)
[10]机组负荷经济调度的研究分析[J]. 沈玉华. 中国电力. 1998(01)
博士论文
[1]机组组合问题紧外逼近与内外逼近模型方法及优化问题QP-free算法研究[D]. 韩道兰.广西大学 2013
[2]凸规划技术在水火联合调度问题中的应用[D]. 祝宇楠.广西大学 2014
[3]计及分布式电源的电力系统潮流及可靠性与稳定性研究[D]. 刘波.上海交通大学 2009
本文编号：3334131
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