[发明专利]一种基于分布鲁棒优化的水风光能源系统均衡调度模型

说明书

本发明涉及水风光混合系统短期调度领域，具体为一种基于分布鲁棒优化的水风光能源系统均衡调度模型，是一种新的解决水‑风‑光混合能源系统短期调度时可靠性与经济性相互平衡问题的优化模型。其技术方案为：利用基于Wasserstein距离的模糊集来描述可再生能源的不确定性，然后构建出水‑风‑光混合能源系统的分布鲁棒优化模型，之后利用ε约束方法、强对偶理论以及线性化技术将模型转化为MILP模型，最后求解得到混合能源系统短期调度方案。该方法对于维持水‑风‑光混合能源系统可靠性与经济性之间的平衡具有重要意义。

技术领域

本发明属于水风光混合系统短期调度领域，涉及一种基于分布鲁棒优化的水风光能源系统均衡调度模型，是一种新的解决水-风-光混合能源系统短期调度时可靠性与经济性均衡问题的优化模型。

背景技术

在“碳达峰、碳中和”目标的激励下，我国电力结构正在向可再生能源转变。截至到2020年，我国风电和光伏装机容量已超过530GW，占总装机的24％。此外，我国计划到2030年将风电、光伏装机容量增加到1200GW以上，并在2060年将非化石能源的消费份额提高到80％以上。在脱碳的道路上，可再生能源逐渐占据中国电力系统的主导地位。然而，风电和光伏的出力具有间歇性和不确定性，这将显著增加电力系统的波动性，降低电力系统调度灵活性。电网调度者必须保障电力供需平衡，以保持系统运行的可靠和稳定，而大规模风光电源并网加剧了电力平衡的复杂程度。同时在火电等高耗能调节电源逐步淘汰的情况下，电力系统对灵活性的需求将大幅增加。水电作为一种低碳、环保、灵活的电源，可以通过梯级联控提供极大的灵活性来减缓大规模可再生能源接入电网造成的随机性影响。因此，水电在电力系统中的作用越来越重要。

然而，对风电和光电的预测是不确定且有局限的，使得水-风-光混合能源系统短期调度存在供电风险。此外，可再生能源的不确定性也会影响混合系统短期调度的经济运行，包括耗水量以及蓄能。因此，如何在水电混合系统的供电风险和经济性之间进行权衡已成为一个具有挑战性的科学问题。本发明利用基于Wasserstein距离的分布鲁棒优化模型这一框架，应用于水-风-光混合能源系统可靠-经济均衡调度问题，不仅考虑了复杂的水文和电力耦合关系，同时兼顾了水电运行的多重风险和经济性，即风险最小化、耗水量最小化、蓄能最大化、水电站出力调整最小化。同时，混合整数线性规划(MILP)因其良好的模型扩展性、全局收敛性以及有大量先进的开源及商业求解器可以直接调用，是水库发电调度最为常用的数学规划算法之一。因此，本发明利用了ε约束方法、强对偶理论以及线性化技术将上述模型转化为易于处理的MILP模型。

本发明依托国家自然科学基金重大计划重点支持项目NO.52039002。

发明内容

针对水-风-光混合能源系统调度中存在的可靠性与经济性平衡问题，本发明提出一种基于Wasserstein距离的分布鲁棒优化模型。

本发明的技术方案如下：

一种基于分布鲁棒优化的水风光能源系统均衡调度模型，具体如下：

(1)利用基于Wasserstein距离的模糊集来描述可再生能源的不确定性：