[發(fā)明專利]一種基于分布魯棒優(yōu)化的水風(fēng)光能源系統(tǒng)均衡調(diào)度模型

在審

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• 申請日: 2022-08-17
• 公開（公告）號: CN115293442A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉本希;靳曉雨;廖勝利;程春田;王海東;劉騰遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;H02J3/38;H02J3/06
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發(fā)明涉及水風(fēng)光混合系統(tǒng)短期調(diào)度領(lǐng)域，具體為一種基于分布魯棒優(yōu)化的水風(fēng)光能源系統(tǒng)均衡調(diào)度模型，是一種新的解決水?風(fēng)?光混合能源系統(tǒng)短期調(diào)度時可靠性與經(jīng)濟(jì)性相互平衡問題的優(yōu)化模型。其技術(shù)方案為：利用基于Wasserstein距離的模糊集來描述可再生能源的不確定性，然后構(gòu)建出水?風(fēng)?光混合能源系統(tǒng)的分布魯棒優(yōu)化模型，之后利用ε約束方法、強(qiáng)對偶理論以及線性化技術(shù)將模型轉(zhuǎn)化為MILP模型，最后求解得到混合能源系統(tǒng)短期調(diào)度方案。該方法對于維持水?風(fēng)?光混合能源系統(tǒng)可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間的平衡具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水風(fēng)光混合系統(tǒng)短期調(diào)度領(lǐng)域，涉及一種基于分布魯棒優(yōu)化的水風(fēng)光能源系統(tǒng)均衡調(diào)度模型，是一種新的解決水-風(fēng)-光混合能源系統(tǒng)短期調(diào)度時可靠性與經(jīng)濟(jì)性均衡問題的優(yōu)化模型。

背景技術(shù)

在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的激勵下，我國電力結(jié)構(gòu)正在向可再生能源轉(zhuǎn)變。截至到2020年，我國風(fēng)電和光伏裝機(jī)容量已超過530GW，占總裝機(jī)的24％。此外，我國計(jì)劃到2030年將風(fēng)電、光伏裝機(jī)容量增加到1200GW以上，并在2060年將非化石能源的消費(fèi)份額提高到80％以上。在脫碳的道路上，可再生能源逐漸占據(jù)中國電力系統(tǒng)的主導(dǎo)地位。然而，風(fēng)電和光伏的出力具有間歇性和不確定性，這將顯著增加電力系統(tǒng)的波動性，降低電力系統(tǒng)調(diào)度靈活性。電網(wǎng)調(diào)度者必須保障電力供需平衡，以保持系統(tǒng)運(yùn)行的可靠和穩(wěn)定，而大規(guī)模風(fēng)光電源并網(wǎng)加劇了電力平衡的復(fù)雜程度。同時在火電等高耗能調(diào)節(jié)電源逐步淘汰的情況下，電力系統(tǒng)對靈活性的需求將大幅增加。水電作為一種低碳、環(huán)保、靈活的電源，可以通過梯級聯(lián)控提供極大的靈活性來減緩大規(guī)模可再生能源接入電網(wǎng)造成的隨機(jī)性影響。因此，水電在電力系統(tǒng)中的作用越來越重要。

然而，對風(fēng)電和光電的預(yù)測是不確定且有局限的，使得水-風(fēng)-光混合能源系統(tǒng)短期調(diào)度存在供電風(fēng)險(xiǎn)。此外，可再生能源的不確定性也會影響混合系統(tǒng)短期調(diào)度的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，包括耗水量以及蓄能。因此，如何在水電混合系統(tǒng)的供電風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)性之間進(jìn)行權(quán)衡已成為一個具有挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題。本發(fā)明利用基于Wasserstein距離的分布魯棒優(yōu)化模型這一框架，應(yīng)用于水-風(fēng)-光混合能源系統(tǒng)可靠-經(jīng)濟(jì)均衡調(diào)度問題，不僅考慮了復(fù)雜的水文和電力耦合關(guān)系，同時兼顧了水電運(yùn)行的多重風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)性，即風(fēng)險(xiǎn)最小化、耗水量最小化、蓄能最大化、水電站出力調(diào)整最小化。同時，混合整數(shù)線性規(guī)劃(MILP)因其良好的模型擴(kuò)展性、全局收斂性以及有大量先進(jìn)的開源及商業(yè)求解器可以直接調(diào)用，是水庫發(fā)電調(diào)度最為常用的數(shù)學(xué)規(guī)劃算法之一。因此，本發(fā)明利用了ε約束方法、強(qiáng)對偶理論以及線性化技術(shù)將上述模型轉(zhuǎn)化為易于處理的MILP模型。

本發(fā)明依托國家自然科學(xué)基金重大計(jì)劃重點(diǎn)支持項(xiàng)目NO.52039002。

發(fā)明內(nèi)容

針對水-風(fēng)-光混合能源系統(tǒng)調(diào)度中存在的可靠性與經(jīng)濟(jì)性平衡問題，本發(fā)明提出一種基于Wasserstein距離的分布魯棒優(yōu)化模型。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于分布魯棒優(yōu)化的水風(fēng)光能源系統(tǒng)均衡調(diào)度模型，具體如下：

(1)利用基于Wasserstein距離的模糊集來描述可再生能源的不確定性：