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随着各类能源转换及耦合技术的不断发展,以电为中心的综合能源系统近年来有着快速发展。与此同时,信息通信技术正在不断完善,其与能源系统的结合既带来了便利的优势,也增加了联合系统的复杂度,为信息能源系统的研究带来了新的挑战。本文针对电力、天然气为主体的综合能源系统,采用交替方向乘子法(Alternative Direction Multiplier Method,ADMM)为优化求解方法,对多场景配置问题及信息耦合下的优化运行问题展开了研究。本文的主要研究内容及贡献如下:
(1)针对于电-气混联系统长期多场景的配置优化问题,构建了考虑天然气动态特性、可再生能源不确定性及储能寿命特性的问题模型,并基于ADMM构建了一种解耦求解框架,将原问题解耦为了配置子问题与各个场景下的子问题,相互迭代获得最优解。算例仿真中表明,该框架在长期多场景问题中,有效避免了集中式求解中问题复杂度较高的问题,具有较好的可扩展性。此外,本文还在配置过程中考虑了配网运行灵活性的问题,通过灵敏性分析研究了天然气网络在系统灵活性提升方面的积极作用。
(2)对于信息物理系统下的电-气综合能源系统韧性问题,本文首先对信息网络层与能源物理层在信息传递、能源供应及线路结构上的关联约束进行构建。然后基于差分化的天然气动态潮流模型,考虑了网络结构在信息连通性与物理重构上的联系,提出了一种灾后网络拓扑重构下的信息物理耦合系统韧性优化模型。进一步,采用一种韧性-经济性两步优化策略,第一步以失负荷量最小为目的进行配网网络重构,进而在确定的网络基础上采用改进ADMM进行了分布式求解。最后在算例仿真的基础上,验证了所提模型策略的有效性。
(3)针对于信息交互丢包环境下采用ADMM优化的信息耦合能源系统,本文从多种信息交互模式的交替方向乘子法入手,研究了高斯-赛德尔型交替方向乘子法(Gauss-Seidel Alternative Direction Multiplier Method,GS-ADMM)、雅克比型交替方向乘子法(Jacobian Alternative Direction Multiplier Method,J-ADMM)及近似雅克比型交替方向乘子法(Proximal Jacobian Alternative DirectionMultiplier Method,PJ-ADMM)的信息交互模式并通过电-气混联系统经济性优化算例比较了差异性。同时,展开了信息交互丢包较高情况下ADMM优化分析,采用跳过、前值迭代、预测补偿等策略提高了算法在丢包环境下的优化性能,并通过算例仿真验证了所提应对策略的有效性。
(1)针对于电-气混联系统长期多场景的配置优化问题,构建了考虑天然气动态特性、可再生能源不确定性及储能寿命特性的问题模型,并基于ADMM构建了一种解耦求解框架,将原问题解耦为了配置子问题与各个场景下的子问题,相互迭代获得最优解。算例仿真中表明,该框架在长期多场景问题中,有效避免了集中式求解中问题复杂度较高的问题,具有较好的可扩展性。此外,本文还在配置过程中考虑了配网运行灵活性的问题,通过灵敏性分析研究了天然气网络在系统灵活性提升方面的积极作用。
(2)对于信息物理系统下的电-气综合能源系统韧性问题,本文首先对信息网络层与能源物理层在信息传递、能源供应及线路结构上的关联约束进行构建。然后基于差分化的天然气动态潮流模型,考虑了网络结构在信息连通性与物理重构上的联系,提出了一种灾后网络拓扑重构下的信息物理耦合系统韧性优化模型。进一步,采用一种韧性-经济性两步优化策略,第一步以失负荷量最小为目的进行配网网络重构,进而在确定的网络基础上采用改进ADMM进行了分布式求解。最后在算例仿真的基础上,验证了所提模型策略的有效性。
(3)针对于信息交互丢包环境下采用ADMM优化的信息耦合能源系统,本文从多种信息交互模式的交替方向乘子法入手,研究了高斯-赛德尔型交替方向乘子法(Gauss-Seidel Alternative Direction Multiplier Method,GS-ADMM)、雅克比型交替方向乘子法(Jacobian Alternative Direction Multiplier Method,J-ADMM)及近似雅克比型交替方向乘子法(Proximal Jacobian Alternative DirectionMultiplier Method,PJ-ADMM)的信息交互模式并通过电-气混联系统经济性优化算例比较了差异性。同时,展开了信息交互丢包较高情况下ADMM优化分析,采用跳过、前值迭代、预测补偿等策略提高了算法在丢包环境下的优化性能,并通过算例仿真验证了所提应对策略的有效性。