[01296244]大电网调度运营决策的高效建模与优化关键技术及工程应用

我国电力系统正朝着跨区跨省连接常规电源与可再生能源基地、以市场方式配置资源的方向发展,大电网调度面临资源配置最优性、规模增加导致的系统复杂性、高维非独立的不确定性、以及调度与交易协同性的挑战。项目研究了大电网调度运营决策的高效建模与优化关键技术,实现了一系列重大工程应用,其创新点如下： （1）提出了交流潮流网络方程低非线性度建模方法 直流潮流方程已难以满足电网精益化调度运营决策的需求,而若采用交流潮流方程,由于大电网调度优化问题的高度非线性可能造成模型求解难以收敛。项目从线路功率方程的基础模型出发,重构了以电压平方项为独立变量的线路潮流模型,实现了具有通用性的交流潮流网络方程低非线性度建模。以该模型替代各类调度业务中的直流潮流网络方程,实现了调度运营决策精益化,大幅度提升了计算效率。 （2）提出了基于“诱导函数”的0-1混合整数优化方法 电网调度运营决策中存在着众多0-1混合整数优化问题。项目提出了基于“诱导函数”的方法,利用松弛解中的有效信息,构建了以诱导函数为寻优目标、继承原整数规划问题约束条件的伴随模型,从而引导整数变量加速取整,及早发现高质量可行解,实现混合整数规划的快速剪枝。将该方法应用于调度运营决策,与国际主流商业软件相比,计算效率显著提升,满足了大电网调度运营决策流程对优化计算时间的苛刻要求。 （3）构建了电网调度运营决策的安全风险评估理论 电网调度运行边界条件存在高维非独立的不确定性,迫切需要评估运营决策优化解的适应性及安全风险。项目提出了相依概率性序列运算的原创性理论,根据随机变量概率分布及其相依结构,建立了以Copula函数描述各因素的相关性、以概率分布表征各因素状态空间高维非独立不确定性的解耦建模方法,实现了建模计算复杂度由指数转化为多项式的突破,计算效率显著提升。由此建立了考虑高维时空相关性的风电光伏出力条件概率建模方法,提出了考虑源荷波动的安全风险评估理论,提升了电网的风险抵御能力。 （4）研发了基于约束空间投影的中长期电量交易可行域辨识技术 中长期电量交易在调度中的可执行程度是调度与交易协同的关键问题。项目提出了基于约束空间投影辨识交易可行域的方法,将考虑多时序耦合、复杂安全约束、可再生能源消纳等因素的高维调度运行可行域投影到低维的交易可行域,提出高效辨识低维可行域极点的核心技术,实现了调度与交易的安全协同,支撑了我国每年万亿千瓦时电量交易的安全校核。 项目研究历时12年,在电网调度运营领域形成了国际上独创的分析模型、优化方法与关键技术,研发了月度及日前机组组合、检修计划与安全校核等软件,并成功嵌入到电网一体化调度平台（D5000、OS2）之中。项目发表论文92篇,授权发明专利11项,获得软件著作权11项,培养博士生13人。项目成果已在我国17个省级电网和5个区域电网调度控制中心得到工程应用,提升了电网调度运营精益化决策水平,取得了显著的经济与社会效益。