基于启发式知识的微网经济调度场景分析研究

The intermittent and stochastic property of renewable energy generation proposed new demands of dealing with uncertainty for the microgrid economic dispatch problems. Traditional stochastic programming approach focuses on the probability distribution of the random variable, while ignoring the impact on the decision results. Based on the features of the microgrid economic dispatch problems, a scenario analysis method is proposed to handling the forecast error uncertainty. Considering the impact of the forecast error on the economy and reliability, the method explores and extracts the heuristic knowledge from the objective function, feasibility and energy balance constraints, and builds a scenario analysis framework for microgrid economic dispatch problems. The feasibility and effectiveness of the method is verified by the microgrid demonstration project of Shanghai University of Electric Power. The proposed method can not only reduce the input probability distribution of the distance between the scenarios, but also to minimize the difference between the scenario set with the economic and reliability of the scenario’s distribution. It also provides a new way to improve the economics and reliability of the microgrid.

由于可再生能源发电具有间歇性和随机性，因此微网系统经济调度问题中对不确定性的处理难度大大增加。传统的不确定性处理方法仅从随机变量概率分布角度考虑不确定性，而忽略了随机变量对决策结果的影响。本项目以此为线索，结合微网经济调度问题的特点，探索构建考虑预测误差不确定性的微网经济调度场景分析方法。项目立足于预测误差对决策结果经济性和可靠性的影响，从目标函数、可行性和活跃约束三个方面，提取场景影响决策结果的启发式知识，致力于建立基于启发式知识的微网经济调度场景分析方法的一般性设计体系和微网经济调度解决方案，并以上海电力学院微网示范工程为案例，验证上述方法的可行性和有效性。本课题提出的场景分析方法既从概率上分析了场景发生规律，又挖掘了场景对问题经济性和可靠性的影响。课题研究成果将为微网经济调度场景分析设计提供一条新思路，并为提高可再生能源的消纳以及微网经济调度的经济性和可靠性提供一种新方法。

针对微网系统调度问题中不确定性处理困难的问题，本项目结合微网调度的启发式知识，开展了微网经济调度场景分析方法研究，提出了一套基于启发式知识微网经济调度场景分析的设计方法和微网经济调度解决方案。研究内容主要包括以下四个方面：1) 微网场景启发式知识的提取和表达研究。首先以人工神经网络为基础，采用自适应参数调整方法，提出一种基于自适应超参数调整人工神经网络的可再生能源发电预测方法，提高了可再生能源发电的预测精度，降低了微网调度问题的不确定性。其次，根据多元随机变量协方差参数辨识方法，提出一种多风电相关性场景生成方法，实现了微网调度中多可再生能源发电不确定性的处理。基于微网经济性、可行性、风电大幅度爬坡和不确定性处理潜力等启发式知识，提出了基于风电爬坡指标、微网灵活性指标和Kriging代理模型的场景估计方法，实现了对场景多方面启发式知识的提取和表达。2）场景分析方法的设计框架研究。将上述场景启发式知识测度引入到微网场景消减过程，并结合场景聚类和场景启发式消减方法，实现了场景分析方法结合启发式知识的设计框架。3）集成场景启发式知识的微网经济调度解决方案。在微网经济调度模型中引入场景启发式知识，建立了考虑可再生能源发电功率预测误差的微网经济调度模型和配电网优化模型，并利用传统数学规划方法和多目标规划方法求解了这些问题，形成了集成场景启发式知识的微网经济调度解决方案。4）微网系统经济调度应用研究问题。为了验证基于启发式知识微网经济调度场景分析方法的有效性，本项目针对微网系统和配电网系统进行了仿真实验。实验结果表明基于启发式方法的场景分析方法能够有效地提高微网经济调度的可靠性和经济性。. 本项目的研究成果丰富了微网调度解决方案不确定性处理的理论和方法，为微网调度解决方案的设计和工程应用提供理论基础和技术依据。

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