本文關(guān)鍵詞：面向智能電網(wǎng)中能量管理的分布式算法研究　出處：《浙江大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：智能電網(wǎng)是在傳統(tǒng)物理電網(wǎng)的基礎(chǔ)上,覆蓋了通信網(wǎng)絡(luò),融合了大量分布式能源、柔性負(fù)載、先進(jìn)的傳感測量技術(shù)和控制手段的新一代電網(wǎng),又稱"電網(wǎng)2.0"。與傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)一樣,智能電網(wǎng)中的最優(yōu)能量管理具有十分重要的地位。最優(yōu)的能量管理不但可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益,提高智能電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效率,同時也有助于智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。在智能電網(wǎng)中,由于傳統(tǒng)中心化算法往往會受限于有限的通信和計算能力而導(dǎo)致不可行,因此需要設(shè)計分布式算法,使得各個節(jié)點僅進(jìn)行局部計算和鄰居間通信即可合作地實現(xiàn)全局目標(biāo)。本文主要研究了智能電網(wǎng)中能量管理問題的分布式算法,具體的貢獻(xiàn)有如下幾方面:1.簡要介紹了智能電網(wǎng)、分布式算法、能量管理等概念及其背景和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。2.研究了靜態(tài)機組負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配問題,提出了分布式二分算法,使得智能電網(wǎng)中的各個節(jié)點能夠分布式地找到全局最優(yōu)解,實現(xiàn)單一時刻的發(fā)電總成本最小化。該算法基于類協(xié)同算法,利用二分查找的思想使得各個節(jié)點漸進(jìn)地找到最優(yōu)拉格朗日乘子以及最優(yōu)解。該算法對通信網(wǎng)絡(luò)的要求較低,不僅適用于連通的無向圖,也適用于強連通的有向圖。3.研究了含有儲能設(shè)備的動態(tài)機組負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配問題,其中儲能設(shè)備既可以實現(xiàn)能量倒賣,也能為電網(wǎng)提供旋轉(zhuǎn)備用服務(wù)。針對該問題,本文提出了基于ADMM思想的分布式算法,能夠?qū)崿F(xiàn)多時刻累積的發(fā)電總成本最小化。通過把問題轉(zhuǎn)化為ADMM的形式,該問題被分解為各節(jié)點的局部帶約束優(yōu)化問題和領(lǐng)導(dǎo)者節(jié)點的無約束優(yōu)化問題,從而迭代地實現(xiàn)分布式最優(yōu)求解。4.研究了電動汽車的最優(yōu)充放電規(guī)劃問題,即在滿足各個電動車用電需求的前提下,最優(yōu)地規(guī)劃各個時刻的充電或放電功率,使得總負(fù)載曲線盡可能地平坦。其中,電動汽車不僅可以通過充電來實現(xiàn)"填谷",還可以在用電高峰時利用逆變器將剩余電能回饋到電網(wǎng)中。由于本文考慮了充放電過程中的能量損耗,因此該問題不可避免地被描述為一個混合離散優(yōu)化問題。為了解決這一難題,本文利用夜間基礎(chǔ)負(fù)載曲線的特征作為假設(shè),將原問題合理地近似為一個凸優(yōu)化問題,提出了一種分布式算法。5.最后,本文研究了利用溫控負(fù)載(如空調(diào))進(jìn)行需求側(cè)響應(yīng)的問題,并提出了一種分布式控制算法,使得多個空調(diào)在共同消耗給定電能的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)溫度舒適度意義上的電能公平分配。
[Abstract]:Smart grid is a new generation of power grid which is based on the traditional physical grid, which covers the communication network, and integrates a large number of distributed energy, flexible load, advanced sensing and measuring technology and control means. It is also known as the "power grid 2". As with the traditional power system, the optimal energy management in the smart grid is of great importance. The optimal energy management can not only produce huge economic benefits, improve the economic efficiency of the smart grid, but also help the stable operation of the smart grid. In smart grid, because traditional centering algorithms are often limited by limited communication and computing power, it is not feasible. Therefore, we need to design distributed algorithm, so that each node can achieve global goals cooperatively by only local computation and neighbor communication. In this paper, the distributed algorithm of energy management in smart grid is mainly studied. The contributions are as follows: 1., the concept, background and research status of smart grid, distributed algorithm and energy management are briefly introduced. 2., the problem of static unit load economic allocation is studied. A distributed two point algorithm is proposed, which enables all nodes in smart grid to find the global optimal solution in a distributed way and minimize the total cost of generating at a single time. The algorithm is based on the class cooperative algorithm, using the idea of two point search to make each node find the optimal Lagrange multiplier and the optimal solution. The algorithm is less required for the communication network, not only for the connected undirected graph, but also for the strong connected digraph. 3., the problem of dynamic unit load economic allocation with energy storage equipment is studied, in which energy storage equipment can not only realize energy reselling, but also provide spares reserve service for power grid. In order to solve this problem, a distributed algorithm based on ADMM is proposed to minimize the total generation cost of generation. By transforming the problem into the form of ADMM, the problem is decomposed into the local constrained optimization problem of each node and the unconstrained optimization problem of leader nodes, so as to achieve the optimal solution in an iterative way. 4., the optimal charging and discharging planning problem of electric vehicle is studied. That is, under the premise of meeting the electric demand of each electric vehicle, the charging or discharging power of each time is optimized, so that the total load curve is as flat as possible. Among them, the electric vehicle can not only "fill the valley" by charging, but also can use the inverter to feed the residual energy into the power grid at the peak of electricity use. Because the energy loss in the charge discharge process is considered in this paper, the problem is inevitably described as a mixed discrete optimization problem. In order to solve this problem, we use the characteristics of night load curve as a hypothesis to reasonably approximate the original problem to a convex optimization problem, and propose a distributed algorithm. 5., in the end, this paper studies the demand side response using temperature control load (such as air conditioning), and proposes a distributed control algorithm, which enables multiple air-conditioners to achieve fair distribution of electricity in the sense of temperature comfort on the basis of common consumption of a given electric energy.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM76

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本文編號：1346785