基于改进二阶锥松弛的多区域电-气综合能源系统优化调度快速求解方法
发布时间：2021-12-19 15:24
针对多区域电-气综合能源系统（MIEGSs）优化调度策略求解过程中面临的区域子问题非凸的难点,提出一种能快速求解的改进二阶锥（SOC）松弛方法。构建MIEGSs的数学模型,将管道方程约束松弛为线性约束,通过求解松弛模型得到管道流量初值,由初值确定管道流向;根据管道流向采用SOC松弛方法,从而避免引入整数变量,并得到区域子问题的最优解;进而采用交替方向乘子法（ADMM）迭代求解各区域子问题,实现各区域间协同。所提方法无需引入整数变量,使得所求解问题均为凸优化问题,能够保证ADMM算法的收敛性,并具有较快的求解速度。最后,通过算例仿真验证了所提方法的有效性和快速性,并分析了算例参数对所提方法性能的影响。
【文章来源】：电力自动化设备. 2020,40(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
MIEGSs优化调度快速求解方法流程图
分布式ADMM的原残差与对偶残差收敛过程如附录D中图D3所示，图中黑色方块、灰色圆点实线分别为原残差与对偶残差的迭代曲线，黑色、灰色虚线分别为原残差、对偶残差的收敛裕度。由图D3可知，原残差与对偶残差分别在第5次、第7次迭代时迅速降低并满足收敛裕度。为验证分布式算法的有效性，将分布式求解结果与集中式求解结果进行对比，两区域目标函数之和的迭代过程曲线如图3所示。由图3可见集中式求解结果为$2.296 2×107；经过7次迭代，分布式求解结果收敛到$2.312 0×107，相对误差为0.688%，说明采用ADMM能够快速收敛至最优解。为验证分布式优化的求解结果满足区域间耦合约束，对区域间耦合约束的偏差量进行测试。各时段相角偏差量与流量偏差量最大值随迭代次数的变化曲线如附录D中图D4所示，图中黑色方形实线为相角偏差量最大值，灰色圆形实线为流量偏差量最大值。由图D4可知，相角偏差量随迭代次数增多逐渐减小，而流量偏差量在前4次迭代时基本不变，二者均在第5次迭代时迅速减小；当ADMM收敛时，相角偏差量与流量偏差量均足够小，说明ADMM能够快速收敛以实现区域间协同。
为便于分析重载时段下管道流量初值解与终值解的差异，图4展示了重载时段下初值解与终值解对应的管道流量分布情况。由图4可知，初值解中气井w1的产气量高于终值解。在区域2气网参数中，气井w1的成本系数低于w2。显然，气网约束（节点压强约束）限制了气井w1的产气量，但求解管道流量初值解时使用的凸松弛方法松弛了管道方程约束，导致初值解中气井w1的产气量过高。然而，初值解对应的优化调度策略并不可行，将会导致节点压强越限。终值解对应的重载时段的节点压强如表3所示。由表3可知，节点n1、n6的压强分别达到下限与上限，即部分管道传输流量达到上限时，终值解即为最优解。在区域1子系统下，管道流量初值解与终值解相同，初值解与终值解的对比情况不再展示，此时S-SOCP仅需1次迭代即可收敛。
【参考文献】：
期刊论文
[1]气网动态潮流下多能源网与能量枢纽的联合调度[J]. 杨秀,杨云蔚,张美霞,王皓靖,方陈. 电力自动化设备. 2020(05)
[2]电-气互联综合能源系统安全分析与优化控制研究综述[J]. 陈胜,卫志农,孙国强,王丹,臧海祥. 电力自动化设备. 2019(08)
[3]综合能源系统混合时间尺度运行优化[J]. 顾伟,陆帅,姚帅,庄文楠,潘光胜,周苏洋,吴志. 电力自动化设备. 2019(08)
[4]基于自适应步长ADMM的电-气混联系统多时间尺度优化调度[J]. 赵波,倪筹帷,李志浩,张维桐,陈健. 电力自动化设备. 2019(08)
[5]计及需求侧管理的多电-气互联综合能源系统分散协调调度[J]. 魏震波,黄宇涵. 电力自动化设备. 2019(08)
[6]基于混合整数二阶锥的配电-气网联合规划[J]. 周贤正,郭创新,陈玮,李晏君,张章煌,赵达维,张文涛,刘旭娜. 电力自动化设备. 2019(06)
[7]基于机会约束规划的电-气互联综合能源系统随机最优潮流[J]. 张思德,胡伟,卫志农,孙国强,臧海祥,陈胜. 电力自动化设备. 2018(09)
[8]考虑风电消纳能力的电-气集成系统多目标运行优化[J]. 王珂,王芃,许苑,刘伟佳,文福拴,林振智. 电力建设. 2018(06)
[9]考虑可消纳风电区间的多区电力系统分散协调鲁棒调度方法[J]. 翟俊义,周明,李庚银,吴巍,任建文. 电网技术. 2018(03)
[10]多能协同综合能源系统示范工程现状与展望[J]. 彭克,张聪,徐丙垠,陈羽,赵学深. 电力自动化设备. 2017(06)
本文编号：3544657
【文章来源】：电力自动化设备. 2020,40(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
MIEGSs优化调度快速求解方法流程图
分布式ADMM的原残差与对偶残差收敛过程如附录D中图D3所示，图中黑色方块、灰色圆点实线分别为原残差与对偶残差的迭代曲线，黑色、灰色虚线分别为原残差、对偶残差的收敛裕度。由图D3可知，原残差与对偶残差分别在第5次、第7次迭代时迅速降低并满足收敛裕度。为验证分布式算法的有效性，将分布式求解结果与集中式求解结果进行对比，两区域目标函数之和的迭代过程曲线如图3所示。由图3可见集中式求解结果为$2.296 2×107；经过7次迭代，分布式求解结果收敛到$2.312 0×107，相对误差为0.688%，说明采用ADMM能够快速收敛至最优解。为验证分布式优化的求解结果满足区域间耦合约束，对区域间耦合约束的偏差量进行测试。各时段相角偏差量与流量偏差量最大值随迭代次数的变化曲线如附录D中图D4所示，图中黑色方形实线为相角偏差量最大值，灰色圆形实线为流量偏差量最大值。由图D4可知，相角偏差量随迭代次数增多逐渐减小，而流量偏差量在前4次迭代时基本不变，二者均在第5次迭代时迅速减小；当ADMM收敛时，相角偏差量与流量偏差量均足够小，说明ADMM能够快速收敛以实现区域间协同。
为便于分析重载时段下管道流量初值解与终值解的差异，图4展示了重载时段下初值解与终值解对应的管道流量分布情况。由图4可知，初值解中气井w1的产气量高于终值解。在区域2气网参数中，气井w1的成本系数低于w2。显然，气网约束（节点压强约束）限制了气井w1的产气量，但求解管道流量初值解时使用的凸松弛方法松弛了管道方程约束，导致初值解中气井w1的产气量过高。然而，初值解对应的优化调度策略并不可行，将会导致节点压强越限。终值解对应的重载时段的节点压强如表3所示。由表3可知，节点n1、n6的压强分别达到下限与上限，即部分管道传输流量达到上限时，终值解即为最优解。在区域1子系统下，管道流量初值解与终值解相同，初值解与终值解的对比情况不再展示，此时S-SOCP仅需1次迭代即可收敛。
【参考文献】：
期刊论文
[1]气网动态潮流下多能源网与能量枢纽的联合调度[J]. 杨秀,杨云蔚,张美霞,王皓靖,方陈. 电力自动化设备. 2020(05)
[2]电-气互联综合能源系统安全分析与优化控制研究综述[J]. 陈胜,卫志农,孙国强,王丹,臧海祥. 电力自动化设备. 2019(08)
[3]综合能源系统混合时间尺度运行优化[J]. 顾伟,陆帅,姚帅,庄文楠,潘光胜,周苏洋,吴志. 电力自动化设备. 2019(08)
[4]基于自适应步长ADMM的电-气混联系统多时间尺度优化调度[J]. 赵波,倪筹帷,李志浩,张维桐,陈健. 电力自动化设备. 2019(08)
[5]计及需求侧管理的多电-气互联综合能源系统分散协调调度[J]. 魏震波,黄宇涵. 电力自动化设备. 2019(08)
[6]基于混合整数二阶锥的配电-气网联合规划[J]. 周贤正,郭创新,陈玮,李晏君,张章煌,赵达维,张文涛,刘旭娜. 电力自动化设备. 2019(06)
[7]基于机会约束规划的电-气互联综合能源系统随机最优潮流[J]. 张思德,胡伟,卫志农,孙国强,臧海祥,陈胜. 电力自动化设备. 2018(09)
[8]考虑风电消纳能力的电-气集成系统多目标运行优化[J]. 王珂,王芃,许苑,刘伟佳,文福拴,林振智. 电力建设. 2018(06)
[9]考虑可消纳风电区间的多区电力系统分散协调鲁棒调度方法[J]. 翟俊义,周明,李庚银,吴巍,任建文. 电网技术. 2018(03)
[10]多能协同综合能源系统示范工程现状与展望[J]. 彭克,张聪,徐丙垠,陈羽,赵学深. 电力自动化设备. 2017(06)
本文编号：3544657
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