同步-异步融合的主-配-微电网协同调控

商晨晖清华大学电机系 汇报提纲 背景 同步协调：嵌套分解算法 异步协调：等值聚合算法 主-配-微网中的同步-异步融合 ■大规模分布式新能源的接入给电网运行带来了新的挑战 -我压分布式光已实破1.7亿干瓦，卢光代总机40%以上，美州电网“子进缆已成快答曲线 ·预计2025年全巨有近百个区/只分布或光伏港速率超100% ，垃挑战加园，对电力系疗的润节能要求握高 ■分布式资源的广泛接入使得各级电网耦合应加紧密 >新的电网结构：从“输配用”的单亢退级多层次结构过激到“生干同+中小中电网及持电网，多元双度温合显次结沟， 》的运行蒙式：由“边清动”的实对平街、大电网一体化运行植式，自“源国范领协间互动”多级电网协同通行的受式转变， ?新的度需究：各频电网清合账加展零，调录贯正加东，对调度选行水平损摄出了更高的要求, 名级主动现蒙大，可控资规瘦急增加始的始于对等，下没对上级影助量著 上级主动。下级要动电网热搏小并型的主从纳购 : 现代:电网 01背景 ■主-配-微协同运行调控是适应更多分布式资源接入的基础 +时空遇合强不确定性 新能源与柔性负荷具有时空相关不确定性，系统运行风险大 分布式资源点多、容量小 微电网内的灵活性盗源数量多，客量小、投退随机，与主网互动图难 多主体信息购私保护 用户侧可控阅源从属多主体，边绿端的通信亲性各异，存在信息院私问照 需突破新形势下的主-配-微高效协同优化决策基础理论 超大规模主-配举协同优化误控阳函 变量*个数：106 含有主-配，配-速间测合约束变量的超大现惯优化问题高部梦数世读导致全高优化问购不可行不同电压等设值差异，协同优化计算数值条件差、不收效 ■同步协调VS异步协调：取决于通信是否为每一次协同决策的必要条件 背景 频繁的完全协同运行对对通信环境、数据维护提出高要求，边缘末端场景不适合 基于案合等值的异步协月调度 基于分解协调的同步协同调度 一次计算需要上下级之间的老干次函信 客子系合等山，再由上级电网的一传议 恢跌于高度的紧合理论，上下级无需同步，通信依款低 ，依款于分布式优化数学理诊 ，需要上下级之的回步，进信依款高 汇报提纲 背景 同步协调：嵌套分解算法 异步协调：等值聚合算法 主-配-微网中的同步-异步融合 02同步协调：嵌套分解算法 现有相关分解协调算法 主要闯题 ，非给性约束优化题难以收敛，超券数进取团性，收数速度惯，送代次数多（成百上干次）并于带亮分等由两频自表级广，计单量障设长股设：（1）每一版任毫子区或电网规板相司，计算时间为；(2）任高上下级之的选代次效作同，记为； Eenders (BD)>拉格期目检售 (LR)√场广达格朗日分解（ALD）交方向案子法(ADMM)>Rt(rRA理 (APP)>广义,Benders分率 (GBD)√量性氯件分算（CCD)>目标数联分折(ATC) 两级电网：2(2)At-2Rt 三级电网：T(3)士汽版A-(2k)(2R2 + k)a :n级电网：）BK-T( 1)=0( 1) 同步协调：嵌套分解算法 ■基于原问题分解的投影-协调框架 ■多参数空间投影分解算法 子问题投彩函数：将高维优化问盟投影到低维边界变量空间 量优目标x)改变 子问随最优释改变 主要挑战 步骤一：子问题投影 ，了问题境杂，投影困数无法计算+投影函数井非连接可资，即使计算出也难以在主可题中放测 口基于强对偶定理，将投影函数通过拉格朗日函数表示 避免优化问题的不同表达形式导致的算法适用性差异 02同步协调：嵌套分解算法 ■多参数空间投影分解算法 计算原间问题量优解与对偶问题最优解?关于边界变量，的关系 量优解。与边异变量*的关系净含在KKT条件中 ■多参数空间投影分解算法 主问题协调各个子问题的二阶近似按影通数 只算出车点二阶开的近仪投影押数不多反边子可医件边界更量全空间上完整信息 GBD:热性莉平面数百次达代 同步协调：嵌套分解算法 ■多参数空间投影分解算法 二阶震开式：J(ra)() + (x Ra) +( a)(x n)一阶展开式：0(xp) = (0s()dpsfxR(x S) 02同步协调：嵌套分解算法 嵌套分解：应用于多级优化问题 下级优化问感投影函数的分解协调计算方选 ■算法的通信架构 常规模式下采用同步通信架构 ，下级的计尊严过件注发：要到上要待送事的法养变量后立即计算，计算出数控影盈数信回给上级 ，上级率论上需要等持改需划全音做投影通数信内故讲计势（同步等特） 算法具备异步能力（单次通信中断的故障场景） 改性证明中购迪的数到的单测性质法摄江，因此单次中断仍有理论收数性 2同步协调：嵌套分解算法 ■主-配-微网三级协调的计算效率对比 ，最优说计算中送代次战的10次，在不司的算例中稳定，运于基于对高分靠的承列算法 ，计算时间比三有算法升2个效量级，满足实标快设走要 背景 同步协调：嵌套分解算法 异步协调：等值聚合算法 主-配-微网中的同步-异步融合 03异步协调：等值聚合算法 面对更多的分布式造源，同步协通方法存在理论颈边界，异改协调方法达通过对落量分布式资源进行聚合等位，简化协调调度慢型， 分布式资源的灵活性聚合 【各类型分布式资源的灵活性模型 s 03异步协调：等值聚合算法 提杂的高差网络约束和设备约床构减了高差空间的多面体，多面体结构过于氯杂，难以立流表征，传统方法通过内接高维立方体来体吸器合结果、面对海量分布式资速的急杂的速束，传统方法累合循度低，灵活性损失大。 ■基于高维多面体投影的边界收缩方法 于高准多体按的边收缩方法：退过没影特高准原始空问技事别低维达界空间，获低维的多面体表示理想情况下案合后的可控性范压。整个收追过程从外流的多面体作为送代初值收缩至完全内接为止，妆拍后的多正体即灵活件动累合结果， 对于复杂的时间离合约束，比如全时段载合的储能能量约束，分释为等效发电机（动率限值。想报约求）与等效带留（功率值、错母退情约速） 03异步协调：等值聚合算法 基于阿终内设多类型进行匹配。区分为等效发电机、等效诺能两类，考总到其中的间陷约束，蒸于鲁率试化思漫，将两种类里设备解释程， 将有功功率灵活性等效为发电机和储估两个设品 用鲁棒元化尊法，分开两类设新的网给约束索件下 03异步协调：等值聚合算法 针对气网，构短功率+醛量得振的可行始累聚合标型，对气网进行等值，支持电气系统放向优化 步累之：计剪气网系统等效电边能量可行等 步表1：计算各刊刻能量流功速约末可行签 异步协调：等值聚合算法 ■气网系统的聚合等值模型 分计算气网等效确留的功军上下限和能量上下降，基于等效后的气网型进行气电联合经资调度优化，经过对比发现，本项目方法能够保证放高的测度辑质，可以大大短计算时河，并且基本不蛋至汽风规增增大的影的 背景 同步协调：嵌套分解算法 异步协调：等值聚合算法 主-配-微网中的同步-异步融合 04主-配-微网中的同步-异步融合 主·配-微协同：主-配之间具备隐定的通信环项，请度要求高，宜采用同步协同：配-微之间通信环境各异，对精确或本不敏惑，大部分场景下宜采用异步过同 敬请专家批评指正衰心感谢 晨晖 linchenhui@otsinghua.edu.cn 清华大学电机系