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

论文摘要

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路信息。此外,本文通过减少对偶乘子的数量和采用改进的乘子更新步来加快算法的收敛。使用规模从6节点到1062节点等系统验证了所提方法的有效性。并通过实验对比了分布式交替方向乘子法串行和并行的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 课题背景及其研究意义
•   1.2 国内外的研究现状
•     1.2.1 优化算法在机组组合问题上的研究现状
•     1.2.2 分布式算法在最优潮流问题上的研究现状
•   1.3 本文的主要研究工作
•   1.4 论文的组织结构
• 第二章 外逼近法和交替方向乘子法
•   2.1 外逼近法简介
•   2.2 交替方向乘子法简介
• 第三章 基于外逼近法的水火机组组合问题
•   3.1 引言
•   3.2 含罚函数的外逼近法
•     3.2.1 外逼近法的主问题改进
•     3.2.2 算法步骤
•   3.3 HTUC的原始模型及其精炼
•     3.3.1 原始模型的目标函数
•     3.3.2 原始模型的约束条件
•     3.3.3 HTUC模型的精炼
•   3.4 外逼近法针对HTUC问题的初始连续松弛问题改进
•   3.5 仿真结果与分析
•     3.5.1 10火电机组4水电机组24时段系统
•     3.5.2 44火电机组15水电机组24时段系统
• 第四章 基于交替方向乘子法的动态直流潮流问题
•   4.1 引言
•   4.2 协同交替方向乘子法
•     4.2.1 乘子更新步改进
•     4.2.2 算法步骤
•   4.3 DC-DOPF-CET的原始模型及其精炼
•     4.3.1 原始模型的目标函数
•     4.3.2 原始模型的约束条件
•     4.3.3 DC-DOPF-CET模型的精炼
•   4.4 协同ADMM针对DC-DOPF-CET问题的一些改进
•     4.4.1 DC-DOPF-CET问题的约束预处理
•     4.4.2 DC-DOPF-CET问题的隐私保护
•   4.5 仿真结果与分析
•     4.5.1 6节点系统的数值结果
•     4.5.2 30节点系统的数值结果
•     4.5.3 600节点系统的数值结果
•     4.5.4 1062节点系统的数值结果
•     4.5.5 串行并行性能比较
• 第五章 结论和展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间参加的科研项目
• 附录B 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 附录C 其他知识产权情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 骆江耀

导师: 杨林峰

关键词: 外逼近法,交替方向乘子法,分布式,水火机组组合,直流最优潮流

来源: 广西大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,电力工业

单位: 广西大学

基金: 国家自然科学基金青年科学基金项目“电动汽车与电网双向互动下含风电场的动态经济调度研究”(批准号:51407037),国家自然科学基金地区项目“智能电网环境下的考虑风险因素的安全经济运行完全分布式快速优化研究”(批准号:51767003),广西电力系统最优化与节能技术重点实验室“考虑风电场的节能减排经济优化调度模型与方法研究”(批准号:15-A-01-11)

分类号: TM73;O221

总页数: 72

文件大小: 4862K

下载量: 117