魯棒最佳化在電力系統調度決策中的套用研究

《魯棒最佳化在電力系統調度決策中的套用研究》是依託山東大學，由楊明擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：魯棒最佳化在電力系統調度決策中的套用研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：楊明
• 依託單位：山東大學

中文摘要

可再生能源發電併網規模的擴大使電力系統運行中的不確定性加強，增加了調度的複雜性。本項目以此為線索，結合魯棒最佳化方法，提出解決機組組合確定情況下受隨機擾動影響的電力系統最佳化調度問題的魯棒調度理論與方法。魯棒最佳化的特點在於對給定擾動集內的任意擾動，最佳化約束條件必滿足，該特點恰能反映隨機運行環境中電力系統安全運行對調度方法的要求，而模型易求解是其另一個突出優點。在此基礎上，所提出的魯棒調度方法更吸取了隨機規劃方法的特點，將資源實現價值期望最大化與實現風險最小化作為調度所追求的目標，在剛性的約束域內實現柔性的決策。對擾動集優選、關鍵擾動篩選等關鍵問題的解決，不僅可以增加方法的實用性，更可以挖掘魯棒最佳化與隨機規劃的內在聯繫，從而具有鮮明的理論價值。最後，經濟學分析將揭示調度模型背後對應的經濟含義。本項目的開展能夠適應電力系統當前的發展趨勢、符合我國國情、具有明顯的緊迫性和理論、技術儲備意義。

結題摘要

隨著電網中可再生能源特別是可再生清潔能源發電規模不斷擴大，電力系統運行環境中不確定性因素正逐漸增多，調度理論發展由確定性方式向不確定性方式或隨機性方式轉變已成為必然。 本研究將最佳化數學領域的最新進展套用到電力系統的調度決策問題中，對機組組合確定情況下受隨機擾動影響的電力系統調度決策問題進行研究，系統地分析調度中隨機擾動因素的規律，揭示隨機運行條件下調度決策的基本理念與分析原理及方法，構建“魯棒調度”理論與方法。已從魯棒調度的基礎研究、核心研究和提升研究三個部分對項目進行了深入研究，在理論與工程方面均取得了顯著成果。在基礎研究中，對於短期風電功率預測建立了有效的數學模型與求解方法，提出了基於誤差校正的風電場短期輸出功率的單點值預測、基於分量稀疏貝葉斯學習的風電場短期輸出功率機率預測、多風電場短期輸出功率的聯合機率密度預測等方法。在核心研究中，解決了“擾動集優選”、“關鍵擾動篩選”等問題，建立了魯棒最佳化的模型及有效的求解方法，如計及接納風電能力的電網調度模型、計及機組備用回響能力的電力系統區間經濟調度、基於場景分析的含風電系統機組組合的兩階段隨機最佳化、機率動態調度問題的Benders 分解算法等,對大規模風電併網後系統的調度方法進行了深入研究。在提升研究中，結合魯棒調度模型，利用邊際分析原理，給出隨機擾動環境下資源價值的量化方法，並在魯棒調度方式下，對電力系統的負荷預測、電網主接線的可靠性分析、電網安全與穩定等問題進行了擴展研究，說明了魯棒調度對當前電網發展所能帶來的經濟效益。 通過本項目的開展，魯棒最佳化在電力系統調度套用中的優勢已突出顯現。其相關理論的提出以及工程實踐中取得的社會價值，能夠充分說明本項目的研究順應了我國電網發展方向，並應該作為熱點進一步深入研究。