主動配電網(wǎng)(Active Distribution Network, ADN)作為解決大規(guī)模分布式能源接入以及配電網(wǎng)優(yōu)化運行問題的有效解決方案,已成為近年來的研究熱點。隨著各類可再生能源發(fā)電(Renewable Energy Generation, REG)、柔性負荷、儲能及新型電力電子控制裝置的大規(guī)模接入,ADN的控制及調度變得更加靈活而復雜。
通常,在ADN調度決策過程中,REG可通過特定的預測算法得到相應的預測出力數(shù)據(jù)。但REG固有的出力波動性和隨機性通常會導致預測出力偏差較大,影響優(yōu)化調度的結果。為解決該問題,近年來研究者提出了多種REG出力不確定性處理方法。
然而,無論是隨機機會約束法還是場景分析法均需要采集大量數(shù)據(jù)樣本,以得到較為準確的REG出力概率曲線,從而導致問題進一步復雜化。魯棒優(yōu)化方法因其不需要已知確定的概率分布,僅需利用不確定集描述REG出力不確定性范圍,并通過優(yōu)化手段得到“最惡劣”場景下系統(tǒng)的調度方案,因此更加符合實際應用需求。
如有學者通過建立一定保守度下的不確定時序場景集,以棄風、棄光和失負荷最少為優(yōu)化目標,構建了主動配電網(wǎng)分層魯棒規(guī)劃模型。有學者引入魯棒測度表征微電網(wǎng)中不確定性因素的特性,構建了微電網(wǎng)魯棒經濟與環(huán)境優(yōu)化調度模型。
目前,根據(jù)不確定集的類型,魯棒優(yōu)化方法通??煞譃閳鼍棒敯魞?yōu)化方法、盒式魯棒優(yōu)化方法及橢球魯棒優(yōu)化方法。其中,盒式魯棒優(yōu)化的不確定集是一個線性約束,當目標函數(shù)及約束條件也是線性函數(shù)時,該方法能保證模型得到快速有效求解,但通常會使得優(yōu)化結果過于保守。因此,D.Bertsimas等提出了一種基于“魯棒成本(the price of robustness)”的可調節(jié)魯棒優(yōu)化方法,利用該方法可通過調整魯棒成本,協(xié)調優(yōu)化經濟性和魯棒性之間的平衡,以滿足實際需求。
現(xiàn)階段,已有研究將可調節(jié)魯棒優(yōu)化方法應用于電網(wǎng)調度中,但其大都將研究重點放在魯棒模型的轉換和求解上,未對系統(tǒng)經濟性和魯棒性的平衡作深入研究,同時也未進一步深入探討REG接入數(shù)量、調度成本和系統(tǒng)魯棒性之間的協(xié)調關系。
鑒于以上研究現(xiàn)狀,本文考慮儲能系統(tǒng)及柔性負荷接入,采用基于魯棒成本的可調節(jié)魯棒優(yōu)化方法處理REG出力不確定性,構建主動配電網(wǎng)魯棒優(yōu)化經濟調度模型。通過線性對偶理論和拉格朗日變換,將其轉換為常規(guī)混合整數(shù)線性優(yōu)化問題。同時通過嚴格的數(shù)學推導,提出了基于改進不確定邊界的魯棒成本決策方法,并對含不確定變量約束的最大置信度進行了定量分析。
該改進邊界相比于現(xiàn)有魯棒優(yōu)化邊界而言,不僅具有較小的保守度,同時還具有較好的求解特性。最后,采用算例對所提調度策略進行了仿真分析及驗證。
為了解決可再生能源出力不確定性問題,本文引入可調節(jié)魯棒優(yōu)化方法,構建了主動配電網(wǎng)魯棒優(yōu)化經濟調度模型,并利用線性對偶理論和拉格朗日變換,將其轉換為僅含確定變量的混合整數(shù)線性優(yōu)化問題,該問題可直接采用商業(yè)軟件CPLEX進行求解。同時通過一系列數(shù)學推導,提出了基于改進不確定邊界的魯棒成本決策方法。利用該方法,可靈活選取系統(tǒng)魯棒成本大小,有效協(xié)調系統(tǒng)經濟性和魯棒性要求。
算例表明,在約束被滿足概率相同的情況下,采用基于改進不確定邊界的魯棒優(yōu)化方法,得到的調度結果經濟性更優(yōu)。本文提出的改進不確定邊界不僅具有較小的保守度,同時具有較好的求解特性,可有效避免因保守度過小而難以得到優(yōu)化解的問題,具有一定的實際應用價值。