考虑洪灾损失风险的水火电分布鲁棒优化调度

发布时间：2017-11-27 14:25

  本文关键词：考虑洪灾损失风险的水火电分布鲁棒优化调度

  更多相关文章： 梯级水库 洪灾损失风险 条件风险价值 水火电调度 矩不确定性 分布鲁棒优化 半定规划

【摘要】：随着能源短缺问题加剧以及电力体制改革深化,实施可持续发展战略和推动能源结构转型的必然选择是优先和大力发展水电。由于梯级水库水电站优化调度经济效益显著,一直受到广泛关注。但是近些年,洪水灾害呈现强度增大、频次增多、损失加重的趋势。大范围的强降雨使得梯级水库的极端来水量突变,给水火电系统优化调度带来了巨大的挑战,严重干扰了电力系统的安全稳定运行。因此,研究考虑梯级水库洪灾损失风险的水火电调度问题具有非常重要的现实意义和理论价值。本文首先对梯级水库溢洪道安全裕度进行分析,构建基于梯级水库防洪安全约束的水火电调度模型。然而,模型中没有体现梯级水库极端来水量对调度的影响,为此,利用极值理论(Peak Over Threshold,POT)模型,构建洪灾下单水库极端来水量的广义帕累托分布(Generalized Pareto Distribution,GPD),并借助Copula连接函数构建梯级水库极端来水量的联合概率分布。基于条件风险价值(Conditions Value at Risk,CVaR)对溢洪道安全裕度尾部概率的良好刻画,提出了梯级水库防洪安全条件风险价值约束,进而建立起电力系统随机优化调度模型。然后,借助Rockafeller和Uryasey理论处理CVaR约束的计算问题,针对处理后的CVaR约束出现的多维积分问题,使用抽样平均近似法,将其等价转换成非光滑的不等式约束,并以罚函数形式加入到优化模型的目标函数中,进行光滑化处理。采用非线性原-对偶内点法对光滑的水火电系统优化调度问题进行有效求解。最后,以IEEE 14节点系统为例,定量分析了防洪安全风险置信水平、蒙特卡洛抽样次数对优化调度结果的影响,结果表明,Copula函数较好刻画梯级水库极端来水量的联合概率分布,有效提高了梯级水库防洪安全和水火电系统的发电效率,基于CVaR刻画概率分布尾部风险的优良特性,条件风险价值理论能够很好的刻画梯级水库防洪安全风险。针对梯级水库极端来水量分布函数无法准确估计的问题,基于梯级水库极端来水量的矩(均值和协方差矩阵)不确定性,提出了最坏情况下梯级水库防洪安全条件风险价值约束,进而建立了考虑洪灾损失风险的水火电分布鲁棒优化调度模型。该模型借助极端来水量历史数据的均值和协方差矩阵,构建出极端来水量的矩不确定集合,克服了随机量在区间内变化的线性鲁棒优化过于保守的问题。然后,通过拉格朗日对偶理论将分布鲁棒优化调度模型转化为半定规划(Semi-definite Programming,SDP)问题,采用内点法进行求解。最后,以IEEE 14节点系统为例,定量分析了极端来水量的矩不确定参数、防洪置信水平对系统总成本、上下游发电流量和泄洪流量的影响。结果表明,矩不确定集合参数的变化刻画了极端来水量概率分布的波动信息,更贴近实际情况。考虑最坏情况下梯级水库防洪安全条件风险,在确保梯级水库防洪安全的同时,提高了水火电系统的发电效率。
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM73

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