基于近似动态规划理论的电力系统随机动态经济调度研究

The power output of intermittent renewable energy sources such as wind and solar is affected by wind speed and sunlight intensity randomly. And this characteristic brings great challenge to dynamic economic dispatch of power system with renewable energy integration. This is a multistage stochastic decision problem, and it is difficult to slove this problem accurately. In this project, the theory of approximate dynamic programming(ADP) is introduced in power system stochastic dynamic economic dispatch newly. ADP is presented to solve the "curse of dimensionality" problem when dynamic programming method is used. It is an effect tool to solve multistage stochastic decision problem which the state and decision of the next stage is affected by random factors, and it has been applied in the traffic tool dispatch such as locomotive dispatch and truck dispatch successfully. This project focus on solving the prlblems as follows: 1)establish the stochastic "storage problem" model to represent the power system dynamic economic dispatch with renewable energy integration; 2)use the value function approximation algorithm of ADP to solve this "storage problem"; 3)apply the presented model and algorithm to the real large scale power system dynamic economic dispatch. Research of this project can offer a new way to model and solve power system stochastic dynamic economic dispatch, and it can provide good reference for further application of ADP to power system analysis problem including random factors.

风光等间歇性新能源发电的出力受风速、光照强度等随机性因素影响，给电力系统动态经济调度的优化带来很大挑战，该问题是属于多阶段随机决策问题，其精确求解难度很大。本项目将近似动态规划理论引入电力系统随机动态经济调度，近似动态规划是为解决动态规划法的"维数灾"问题而提出的，是求解下一阶段状态和决策受随机因素影响的多阶段随机决策问题的有力工具，已在火车头调度、卡车调度等交通工具调度问题上得到了应用。本项目着力解决如下问题：1）建立含新能源接入电力系统动态经济调度的随机型"存储问题(Storage problem)"模型；2）采用近似动态规划中的值函数近似类算法求解该"存储问题"模型；3）基于近似动态规划理论的随机动态经济调度方法在实际电网运行调度中的应用。本项目研究可为电力系统随机动态经济调度问题的建模和求解提供新的思路和方法，并为近似动态规划理论在含随机因素电力系统分析问题中的进一步应用提供借鉴。

风光等间歇性新能源发电的出力受风速、光照强度等随机因素影响，给电力系统动态经济调度问题的优化计算带来很大挑战，该问题是属于多阶段随机决策问题，其精确求解难度很大。本项目自立项以来，围绕规模化新能源接入大型电力系统的动态优化调度问题开展研究，主要从随机性优化和确定性优化两个技术途径进行建模和求解，并通过国内实际省级电网或区域电网数据进行计算验证。.随机性优化调度方面，提出了采用近似动态规划（ADP）理论研究含新能源的电力系统随机动态经济调度问题，以快速求得大型电网近似最优的经济调度策略。取得成果有：(1)以抽水蓄能电站的上库储水的可发电量作为资源存储量，提出了含单个风电场和抽水蓄能电站的大型电力系统随机动态经济调度的存储器模型及ADP求解算法；(2)提出了含多个风电场和抽水蓄能电站的大型电力系统安全约束随机动态经济调度的存储器模型及ADP求解算法，通过对多个抽水蓄能电站存储量值函数进行线性加权和以构造系统值函数；(3)以电力系统的正旋转备用容量作为资源存储量，提出了不含抽水蓄能电站的大型电力系统安全约束随机动态经济调度问题的虚拟存储器模型，并采用ADP算法求解，从而实现了将ADP理论推广应用于快速求解一般大型电网的随机动态经济调度问题。.确定性优化调度方面，提出了采用多目标理论和并行计算技术研究含新能源的电力系统多目标动态优化调度问题，以快速求得大型电网多个目标协调的优化调度策略。取得成果有：(1)建立含风电场和抽水蓄能电站的电力系统动态优化调度模型，以总燃料耗量、污染气体排放量和购电费用最小为目标，并考虑基态和N1条件下的网络安全约束和抽水蓄能机组的运行调度约束，采用法线边界交叉(NBI)法和内点法求解多目标优化问题获得均匀分布的Pareto最优解集；(2)针对含规模化风电的大电网多目标动态优化调度模型，提出了基于NBI法和内点法的多目标解耦算法及并行计算策略，并借助Matlab并行计算平台实现并行计算，快速有效地得到Pareto最优解集；(3)提出了含风电场的交直流互联电力系统网省协调有功优化调度模型，通过省间互补协调调度降低发电燃料耗量和提高电网对风电的消纳能力。.结合该项目研究，培养硕士生4名，博士生1名；已在国际学术期刊、国际会议及国内期刊上发表论文15篇，其中SCI收录1篇、EI收录12篇，另外已录用论文1篇；授权国家发明专利3项，公开实审发明专利2项。