计及网络约束的多微网分布式交易运营优化

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微网是一种有效整合分布式发电机组、储能设施、可再生能源及负荷的区域电力系统,其出现为电力市场提供了新的交易范式,如点对点(Peer to Peer,P2P)交易和聚合交易等。多微网P2P能源交易可以有效提高各独立微网运行效率及经济效益。然而,如何保证多微网P2P能源交易契合电力系统实际技术条件和运营理念,如何在确保各交易主体隐私的情况下实现多微网最优交易,是一系列极具挑战性的问题。本文以微网运行经济性为目标,研究计及配电网潮流和考虑机组组合的多微网分布式交易运营优化问题。本文具体研究工作如下。首先,建立以经济性为目标的多微网运营交易优化数学模型,包括微网内部各类型发电资源运行模型及多微网之间的交易模型。该模型可被表述为混合整数二次规划(Mixed Integer Quadratic Programming,MIQP)问题。其次,针对现有常规分布式优化方法难以保证计及机组组合的多微网P2P交易收敛性和最优性等问题,提出一种交替优化方法(Alternating Optimization Method,AOM)分布式求解多微网最优交易和运行方案。该方法由交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)和MIQP方法组成,用于交替求解连续变量和0-1离散变量。设计了带阈值的近似舍入方法处理因连续化离散变量导致的机组出力越限问题,并且平滑了ADMM和MIQP模块之间的参数传递过程。仿真结果表明,AOM可实现带机组组合约束的多微网分布式交易最优性,并且阈值可有效地调整发电机的运行范围从而提高机组运行效率。最后,提出一种双层分布式交易优化框架,实现配电系统运营商物理校验与多微网逻辑P2P交易之间的协商。上层建立了条件最优潮流模型,以保证区域配电网的安全运行和最小化网络损耗。下层考虑到配电网潮流约束,重构多微网P2P能源交易模型,保证多微网与配电网间的买卖电及多微网P2P能源交易全部通过配电网传输并且满足潮流约束。为了实现配电系统运营商和多微网及不同微网之间决策过程的一致性和连续性,设计了一种由并行目标分析级联法和AOM组成的嵌套双层分布式算法。构建了上下层之间的直接协商机制,增强了电力市场参与者的自主性以及参与者间的交互性,从而提升交易结果的应用价值。此外,引入自适应罚函数更新方法缓解算法对参数初始值的敏感性。仿真结果表明,所提分布式交易优化方法有利于降低多微网运营成本,所得多微网P2P交易方案能够满足配电网潮流约束;自适应罚函数更新方法降低了模型求解对参数初始值的敏感性;与传统顺序分布式算法相比,所提并行分布式算法具有更高的计算效率。
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