《綠色電力供應鏈隨機最佳化決策及協調機制研究》是依託長沙理工大學，由楊洪明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：綠色電力供應鏈隨機最佳化決策及協調機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊洪明
- 依託單位：長沙理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
發展可再生能源的綠色電力已經成為一股不可逆轉的潮流。在排污權和綠色證書交易機制下研究面向可再生能源的綠色電力供應鏈最佳化協調是保證綠色電力的安全經濟供應，實現電力工業與環境協調發展需解決的核心問題。但目前尚未見從理論上探討該問題的文獻報導。本項目基於不確定因素的統計建模，從能源供應、發電、輸電、售電至用電整個供應鏈出發，構建綠色電力供應鏈隨機最佳化決策模型，以充分體現可再生能源發電的隨機性、考慮排污權和綠色證書交易的影響以及滿足輸電網固有的物理特性。針對供應鏈中不同的隨機最佳化子問題的數學性質，開展基於連續時域隨機最佳化、隨機梯度下降、蒙特卡洛仿真和重要性抽樣的高效求解算法研究，並結合協同進化算法，實現供應鏈的整體最佳化和全局尋優。在此基礎上，定量研究可再生能源發電與綠色證書交易以及化石燃料發電與排污權交易的協調機制。項目力圖為綠色電力供應鏈的最佳化運營和有效監管提供理論支撐，豐富和完善供應鏈理論。
結題摘要
項目突破傳統僅考慮發電和輸電環節的經濟調度模式，立足於一次能源利用、發電、輸電、售電至用電整個供應鏈的角度，系統開展綠色電力供應鏈上各環節的最佳化決策與協調研究，重點關注一次能源利用和負荷參與的上下游環節，考慮天氣變化對可再生能源發電的影響、環境交易機制對發電機組的制約與促進。遵循建模→計算→分析→套用的技術路線，通過定量研究鏈上機組、電網、負荷之間的最佳化決策與協調問題，為綠色電力供應的最佳化運營和監管提供理論支撐，豐富和完善供應鏈理論。具體開展的創新研究包括：【創新點1】針對傳統電力供應經濟調度模式存在的問題，創新提出了協調一次能源利用、發電、輸電、售電至用電的綠色電力供應鏈均衡決策模型；並考慮帶均衡約束的均衡問題求解的複雜性，基於非線性互補函式和光滑化技術，提出了適用於解決大規模電力供應鏈均衡問題的疊代式啟發算法，定量分析出燃料供應、可再生能源發電、輸電網阻塞、排污權交易、綠色證書交易對電力供應的影響，給出了發電排放證書價格與化石燃料排放率之間的定量關係，實現鼓勵可再生能源發電和抑制化石燃料發電的協調運行；【創新點2】針對傳統忽略天氣條件影響解決綠色電力供應問題的不足之處，提出考慮可再生能源正常天氣小幅波動和極端天氣劇烈變化的電力供應鏈隨機最佳化決策模型，在一定置信水平下滿足風場最大出力、水庫運行出力，並通過抽樣平均近似對機會約束進行處理，採用基於極端學習機的改進遺傳算法獲得全局最優解，實現化石燃料發電機組的最佳化調度；【創新點3】針對忽略負荷參與的傳統運營模式的不足之處，利用可再生能源發電、儲能設備和可控負荷之間的互補性，提出電力供應鏈上、下游環節的隨機最佳化協調模型，考慮最佳化對象決策的獨立性，提出了基於原對偶次梯度的分散式最佳化算法，僅通過相鄰最佳化對象間的局部信息通信，而不需要全部信息共享，實現供應鏈聯合運行效益的最優。在國內外重要期刊上發表SCI論文12篇(第一作者論文10篇，包括發表在電力系統專業排名第一的國際期刊《IEEE Trans. on Power Systems》論文3篇)、EI論文3篇、英文專著(含章節)2部；獲國家、省部級科研獎勵3項，實用新型專利9項、軟體著作權10項。研究成果成功套用於多家大型電力企業，通過對湖南、甘肅、華北電網風電、水電和火電機組實施最佳化調度，有效減少棄水和棄風，實現了能源利用效率和經濟效益的綜合提升。
