成果简介
提出了保留多维非线性调度信息的边界可行域等值方法。考虑到大规模多区域互联电网联络线运行可行域对计算精度与速度均比较高，而传统基于物理模型的可行域刻画方法需要多次求解复杂非凸的优化问题，难以适用于大规模互联电网。对此，本研究成果提出基于数据驱动的保留网络非线性运行约束的边界联络线可行域快速求解方法。首先，提出了联络线可行域关键决策变量的优先级识别策略，基于相关性分析理论，计算深度神经网络DNN输入与输出间的相关匹配度，推导关键决策变量的相关决策变量集合。接着，以可行域刻画结果为导向，深度挖掘数据样本集合的内在规律，建立了样本数据模块化特征库，实现联络线边界特征的有效提取。最后，利用深度神经网络直接映射联络线边界可行域，同时利用多点逼近法校正DNN辅助预测的边界点，保证DNN映射出的联络线边界可行域始终在非线性潮流约束可行域内。为进一步保留多区域互联系统的网络非线性运行成本信息，提出了基于数据驱动的保留网络非线性运行成本信息的网络等值方法。首先，利用蒙特卡洛随机模拟生成充足的联络线功率运行点，并求解多区域互联系统的最优潮流模型，获取足量的网络运行状态以构建神经网络训练样本集。然后，以负荷/新能源功率、机组成本等数据作为样本输入，以发电机出力与网络运行成本作为输出，训练莱温伯格—马夸特（Levenberg-Marquardt，L-M）神经网络，表征联络线功率与网络运行成本间的非线性关系，最后利用最小二乘法获得网络运行成本解析表达式。
提出了考虑潮流响应与运行风险校核信息的网络等值方法。为进一步考虑互联网络的运行风险，实现保留风/光新能源等不确定性运行风险的网络等值，本研究成果提出了考虑潮流响应与运行风险校核信息的网络等值方法，并进一步应用于电-热综合能源系统。首先，基于热负荷预测误差的概率密度函数，采用拉丁超立方抽样方法，获取一组满足概率密度分布的热负荷，并基于概率热力流计算获取相应的热网状态变量样本集。其次，采用核密度估计法对热网状态变量进行分析，并估计其对应的累积分布函数，将热负荷的不确定性转移到状态变量的不确定性上。然后，基于机会约束对热网状态变量进行验证，并使用约束收缩方法缩小状态变量的约束范围，以确保其在运行约束范围内满足给定的置信度水平。最后，构建热力网络的机会约束模型，采用边界点搜索法实现考虑热网负荷与新能源不确定性的热力网络运行可行域等值表征，保证了热力网络运行的安全性与可靠性。
提出了基于非线性等值理论的多区域电力系统非迭代运行模型及高效求解方法。针对互联电网协同优化调度面临的数据隐私与通讯负担问题，提出了多区域电力系统非迭代协调运行模型并拓展致电-热互联系统。首先，计及新能源与负荷的预测误差，基于机会约束方法，考虑电功率平衡约束、线路传输功率约束、各类机组出力约束、爬坡约束、旋转备用容量约束以及新能源出力约束，建立考虑源-荷不确定性的电力系统机会约束模型。然后，基于前述考虑热负荷不确定性的约束等值模型，将热力系统运行信息和不确定性信息等值表征于电-热互联系统边界（即热电联产机组的运行可行域）。最后，将热力系统等值信息传递至电力系统，提出了考虑源-荷不确定性的电-热联合系统非迭代协调优化方法，实现了电-热联合系统安全协调运行，有效保护了热力系统运行隐私信息，且避免了电-热互联系统间的频繁信息迭代。
应用前景
本研究成果可为多区域电力系统的运行安全性与经济性提供技术支撑和保障，助力于新型电力系统能源互联网的稳步构建。具体地，本成果拥有以下优势：
1.所提保留多维非线性调度信息的边界联络线可行域等值方法可弥补现有等值方法难以保留非线性运行约束、成本等调度信息的不足，并且克服大规模/高维度的可行域表征难题；
2.所提考虑潮流响应与运行风险校核信息的网络等值方法可弥补现有等值方法依据经验构建等值网络的拓扑结构与元件特性不全面的问题，并且可以高效校核网络预想故障、风/光波动等运行风险；
3.所提多区域电力系统非迭代协调优化模型的高效求解方法可减少多区域电力系统非迭代协调优化模型的规模并减少搜索空间，实现协调优化模型的高效求解。
成熟度
IEEE Transactions on Power Systems，IEEE Transactions on Sustainable Energy等国际顶尖期刊已收录多篇本研究成果，且本研究成果也在同行评审的过程中屡次受到高度评价，得到了同行专家的认可，研究成果可直接应用于大规模多区域电力系统的优化调度。
成果展示
知识产权情况
成果完成人
电气工程学院：代伟
成果转化，请联系成果与合作处，联系人：刘老师，联系电话：0771-3272162。