基于数据驱动场景建模的综合能源系统调度方法
Data-Driven Scenario Generation-Based Optimal Scheduling Method for Integrated Energy Systems
DOI: 10.12677/mos.2024.132166, PDF,  被引量   
作者: 申江兰, 毛业涛, 聂祥论, 李 义:贵州电网有限责任公司毕节供电局,贵州 毕节;王志杨*:贵州大学电气工程学院,贵州 贵阳
关键词: 综合能源系统变分自编码器优化调度随机优化风电场Integrated Energy System Variational Self-Coder Optimal Scheduling Stochastic Optimization Wind Farms
摘要: 在“双碳”目标的大背景下,耦合了多种异质能源的综合能源系统(Integrated Energy Systems, IES)在可再生能源消纳、能源梯级利用等方面具拥有巨大优势。然而,可再生能源–负荷需求的双侧不确定性对IES的优化调度方法提出了巨大的挑战。针对该问题,本文提出了一种基于数据驱动场景建模的IES日前优化调度方法。在海量功率数据的基础上,建立了基于变分自编码器(Variational Auto-Encoder, VAE)的IES源–荷场景生成模型,并通过改进的K-means聚类算法进行场景削减,得到精确的典型运行场景。随后,建立了以运行成本期望最低为目标函数的IES日前场景随机优化调度模型,有效提升了IES的运行经济性,为不确定性条件下的IES调度提供了理论指导。
Abstract: Integrated Energy Systems (IES) coupled with diverse energy sources offer significant advantages in both renewable energy consumption and energy gradient utilization within the context of the “double carbon” target. Nevertheless, the dual-sided uncertainty in renewable energy-load demand significantly affects the optimization methodology of IES scheduling. To tackle this issue, the paper introduces a data-driven optimal scheduling method for IES, based on scenario generation. Utilizing extensive power data, an IES source-load scenario generation model using Variational Auto-Encoder (VAE) is developed, followed by scenario reduction through an enhanced K-means clustering algorithm, enabling the extraction of precise typical operating scenarios. Consequently, a stochastic optimal scheduling model is formulated for IES day-ahead scenarios, aiming to minimize operating costs, thereby enhancing the operational economy of IES, and offering theoretical guidance for scheduling under uncertain conditions.
文章引用:申江兰, 毛业涛, 聂祥论, 王志杨, 李义. 基于数据驱动场景建模的综合能源系统调度方法[J]. 建模与仿真, 2024, 13(2): 1759-1769. https://doi.org/10.12677/mos.2024.132166

参考文献

[1] 杨龙, 张沈习, 程浩忠, 等. 区域低碳综合能源系统规划关键技术与挑战[J]. 电网技术, 2022, 46(9): 3290-3304.
[2] 贾宏杰, 王丹, 徐宪东, 等. 区域综合能源系统若干问题研究[J]. 电力系统自动化, 2015, 39(7): 198-207.
[3] 尚文强, 李广磊, 丁月明, 等. 考虑源荷不确定性和新能源消纳的综合能源系统协同调度方法[J/OL]. 电网技术: 1-17.
https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=2dRWw02s3kyQiFTmTPi7W9EEsTLOJBjMbgdV2l1QeOtqwdWecE_KLnfXky528MPPw4CjX375XLP8gXPKqAoYEb2uAjWbDe9akXlP-mNKP6BCOctIuqLT4ge4QFw3diE1ZhXY92NHsHY=&uniplatform=NZKPT&language=CHS, 2023-09-22.
[4] 祁晓敏, 孔力, 熊煌, 等. 源荷储协调的冷热电综合能源系统随机优化运行[J]. 电工电能新技术, 2021, 40(3): 10-21.
[5] 王旭强, 张鑫, 刘红昌, 等. 考虑源荷双重不确定性的电-气互联综合能源系统分布鲁棒优化调度[J] 现代电力, 2019, 36(6): 52-60.
[6] 杜威, 刘东, 李文云, 等. 基于配网节点电价的综合能源系统随机优化[J]. 电力建设, 2020, 41(12): 139-149.
[7] 董雷, 孟天骄, 陈乃仕, 等. 采用马尔可夫链—多场景技术的交直流主动配电网优化调度[J]. 电力系统自动化, 2018, 42(5): 147-153.
[8] 汤向华, 李秋实, 侯丽钢, 等. 基于Copula函数的风电时序联合出力典型场景生成[J]. 电力工程技术, 2020, 39(5): 152-161 168.
[9] 徐健玮, 马刚, 高丛, 等. 基于风光场景生成的综合能源系统日前-日内优化调度[J]. 分布式能源, 2022, 7(4): 18-27.
[10] 王玲玲, 王昕, 郑益慧, 等. 计及多个风电机组出力相关性的配电网无功优化[J]. 电网技术, 2017, 41(11): 3463-3469.
[11] 董骁翀. 基于数据驱动的可再生能源场景生成与约简方法研究[D]: [硕士学位论文]. 北京: 华北电力大学, 2020.
[12] 王子馨. 基于机器学习的综合能源系统随机优化调度策略[D]: [硕士学位论文]. 北京: 华北电力大学, 2021.
[13] 张宇帆, 艾芊, 李昭昱, 等. 基于生成对抗网络的负荷序列随机场景生成方法[J]. 供用电, 2019, 36(1): 29-33 92.
[14] 王守相, 陈海文, 李小平, 等. 风电和光伏随机场景生成的条件变分自动编码器方法[J]. 电网技术, 2018, 42(6): 1860-1869.
[15] 翟正利, 梁振明, 周炜, 等. 变分自编码器模型综述[J]. 计算机工程与应用, 2019, 55(3): 1-9.
[16] Shao, H., Jiang, H., Lin, Y., et al. (2018) A Novel Method for Intelligent Fault Diagnosis of Rolling Bearings Using Ensemble Deep Auto-Encoders. Mechanical Systems and Signal Processing, 102, 278-297. [Google Scholar] [CrossRef
[17] 周丹, 孙可, 郑朝明, 等. 考虑供热系统热储能特性的电-热综合系统随机优化调度模型研究[J]. 可再生能源, 2020, 38(3): 380-387.