基于交替方向乘子法的主动配电网分布式多目标优化调度

doi:10.3969/j.issn.1000－7229.2017.04.006

摘要/Abstract

摘要： 摘要：主动配电网优化调度是实现主动配电网中各类分布式能源协调、高效利用的有效手段。随着分布式能源渗透率的逐渐提高，传统的集中式优化调度面临计算复杂、通信量大、目标单一等问题，基于此，提出了一种基于交替方向乘子法（alternating direction method of multipliers,ADMM）的主动配电网分布式多目标优化调度方法。建立了计及分布式电源、柔性负荷、储能装置等的多区域、多目标优化调度模型，采用ADMM进行相邻分区间的交替迭代并行计算，降低了计算复杂度，并且各分区可根据利益主体的不同实际情况与重点需求，科学、独立地确定不同的优化目标，与目前普遍采用的统一设定各分区相同优化目标的调度方法相比，大大提高了灵活性；同时，相邻分区间只需交互少量信息，使通信量大幅减小。最后通过对算例的分析验证了所提方法的可行性与高效性。

关键词: , 主动配电网, 交替方向乘子法（ADMM）, 分布式, 多目标

Abstract: ABSTRACT： Active distribution network optimal dispatch is an effective means to realize the coordinated and efficient use of distributed energy. This paper proposes an distributed multi-objective optimal dispatch method for active distribution network based on the alternating direction method of multipliers （ADMM） aiming at the problem that the traditional centralized optimal dispatch is facing, such as complicated calculation, large amount of information transmission and single target caused by the gradual increase of the distributed energy penetration rate. Firstly, we establish a distributed multi-objective optimal dispatch model involving distributed generators, flexible loads and energy storage system, and use ADMM to compute in parallel by alternating iterations between adjacent partitions, to reduce the computational complexity. Besides, each district can scientifically and independently determine its own optimal objectives according to the actual situation and the need of optimization, which can improve the flexibility of the optimization target selection compared with the widely adopted method with unified optimal objectives in each district. And only a small amount of information is exchanged between adjacent partitions, reducing the information transmission amount. Finally, through the calculation of simulation example, the feasibility and efficiency of the proposed method are verified．

Key words: active distribution network, alternating direction method of multipliers（ADMM）, distributed, multi-objective

中图分类号:

TM 734

董雷，龚成尧，陈乃仕，蒲天骄. 基于交替方向乘子法的主动配电网分布式多目标优化调度[J]. 电力建设, 2017, 38(4): 41-.

DONG Lei, GONG Chengyao, CHEN Naishi, PU Tianjiao. Multi-Objective Distributed Optimal Dispatch of Active Distribution Network Based on Alternating Direction Method of Multipliers

[J]. Electric Power Construction, 2017, 38(4): 41-.

参考文献

［1］〖JP3〗蒲天骄，刘克文，李烨，等.基于多代理系统的主动配电网自治协同控制及其仿真［J］.中国电机工程学报，2015，35（8）：1864-1874.

PU Tianjiao， LIU Kewen，LI Ye，et al.Multi-agent system based simulation verification for autonomy-cooperative optimization control on active distribution network ［J］. Proceedings of the CSEE，2015，35（8）：1864-1874.

［2］尤毅，刘东，于文鹏，等.主动配电网技术及其进展［J］.电力系统自动化，2012，36（18）：10-16.

YOU Yi，LIU Dong，YU Wenpeng，et al.Technology and its trends of active distribution network［J］.Automation of Electric Power Systems，2012，36（18）：10-16.

［3］SAMUELSSON O，REPO S，JESSLER R，et al.Active distribution network-demonstration project ADINE［C］//Proceedings of the 2010 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe.Sweden:IEEE，2010.

［4］陈星莺，陈楷，刘健，等.配电网智能调度模式及关键技术［J］.电力系统自动化，2012，36（18）：22-26.

CHENG Xingying，CHEN Kai，LIU Jian，et al.A distribution netwok intelligent dispatching mode and its key techniques［J］.Automation of Electric Power Systems，2012，36（18）：22-26.

［5］蒲天骄，陈乃仕，王晓辉，等.主动配电网多源协同优化调度架构分析及应用设计［J］.电力系统自动化，2016，40（1）：17-23.

PU Tianjiao，CHEN Naishi，WANG Xiaohui, et al.Application and architecture of multi-source coordinated optimal dispatch for active distribution network［J］.Automation of Electric Power Systems，2016，40（1）：17-23.

［6］黄仁乐，程林，李洪涛，等.交直流混合主动配电网关键技术研究［J］.电力建设，2015，36（1）：46-51.

HUANG Renle，CHENG Lin，LI Hongtao，et al.Research on key technology of AC/DC hybrid active distribution network［J］.Electric Power Construction，2015，36（1）：46-51.

［7］BINETTI G，DAVOUDI A，LEWIS F L，et al.Distributied consensus-based economic dispatch with transmission losses［J］.IEEE Transactions on Power Systems，2014, 29（4）:1711-1720.

［8］ZHENG W Y,WU W C，ZHANG B M，et al.Fully distributed multi-area economic dispatch method for active distribution networks［J］.IET Generation，Transmission & Distribution，2015，9（12）：1341-1351.

［9］喻洁，李扬，夏安邦，等.兼顾环境保护与经济效益的发电调度分布式优化策略［J］.中国电机工程学报，2009，29（16）：63-68.

YU Jie，LI Yang，XIA Anbang，et al. Distributed optimization of generation dispatch schedule considering environmental protection and economic profits ［J］.Proceedings of the CSEE，2009，29（16）：63-68.

［10］KIM B H.An efficient implementation of decentralized optimal power flow［J］.Journal of Electrical Engineering & Technology, 2007，2（3）：335-341.

［11］汪家旺.分布式电网经济调度模型的研究与应用［D］.沈阳：中国科学院研究生院，2010.

WANG Jiawang.Research and application on the model for distributed economic dispatch of power grids ［D］. Shenyang: Graduate School of Chinese Academy of Science，2010.

［12］PENG Q Y，LOW S H.Distributed optimal power flow algorithm for radial networks, I: balanced single phase case［J］ .IEEE Transactions on Smart Grid, 2016，PP（99）：1-11.

［13］李佩杰，陆镛，白晓清，等.基于交替方向乘子法的动态经济调度分散式优化［J］.中国电机工程学报，2015，35（10）：2428-2435.

LI Peijie，LU Yong，BAI Xiaoqing，et al.Decentralized optimization for dynamic economic dispatch based onalternating direction method of multipliers［J］. Proceedings of the CSEE，2015，35（10）：2428-2435.

［14］BOYD S，PARIKH N，CHU E，et al.Distributed optimization and statistical learning via the alternating direction method of multipliers［J］.Foundations and Trends in Machine Learning，2011，3（1）：1-122.

［15］FAHRIOGLU M，ALVARADO F L.Using utility information to calibrate customer demand management behavior models［J］.IEEE Transactions on Power Systems，2001，16（2）：317 – 322.

［16］刘佳，李丹，高立群，等.多目标无功优化的向量评价自适应粒子群算法［J］.中国电机工程学报，2008，31（28）：22-28.

LIU Jia，LI Dan，GAO Liqun, et al.Vector evaluated adaptive particle swarm optimization algorithm for multi-objective reactive power optimization ［J］.Proceedings of the CSEE，2008，31（28）：22-28.

［17］尤毅，刘东，钟清，等.多时间尺度下基于主动配电网的分布式电源协调控制［J］.电力系统自动化，2014，38（9）：192-203.

YOU Yi，LIU Dong，ZHONG Qing，et al.Multi-time scale coordinated control of distributed generators based on active distribution network［J］.Automation of Electric Power Systems，2014，38（9）：192-203.

［18］SUN A X， PHAN D T，GHOSH S.Fully decentralized AC optimal power flow algorithms［C］//Proceedings of Power & Energy Society General Meeting.Vancouver，Canada：IEEE，2013：1-5.

［19］KOCUK B， DEY S S，SUN X A.Inexactness of SDP relaxation and valid inequalities for optimal power flow［J］.IEEE Transactions on Power Systems，2016，31（1）：642 - 651.

［20］汪超群，韦化，吴思缘，等.七种最优潮流分解协调算法的性能比较［J］.电力系统自动化，2016，40（6）：49-57.

WANG Chaoqun，WEI Hua，WU Siyuan，et al.Comparative analysis of seven decomposition and coordination algorithms for optimal power flow［J］.Automation of Electric Power Systems，2016，40（6）：49-57.

［21］SHIRMOHAMMADI D，HONG H W. Reconfiguration of electric distribution network for resistive line losses reduction［J］.IEEE Transactions on Power Delivery，1989，4（2）：1492-1498

［22］杨广杰.含分布式电源的配电网重构［D］.北京：华北电力大学，2012.

YANG Guangjie.Research on network reconfiguration of distribution system with distributed generation ［D］.Beijing: North China Electric Power University，2012.

[1]	汤吉鸿, 章德, 丛凡超, 田国梁, 吴贵烘, 李宇骏, 禹海峰. 基于线性二次型最优控制的多端直流最优功率调制方案[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 32-39.
[2]	赵洱岽, 王浩, 林弘杨. 现货市场中基于演化博弈的火电企业阶梯报价策略[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 68-71.
[3]	檀勤良, 丁毅宏, 李渝, 李锐. 考虑经济环境平衡的风光火联合外送调度策略多目标优化[J]. 电力建设, 2020, 41(8): 129-136.
[4]	方朝雄，吴晓升，江岳文. 考虑暂态稳定性的网储多目标双层优化[J]. 电力建设, 2020, 41(7): 58-66.
[5]	魏震波，任小林，黄宇涵. 考虑综合需求侧响应的区域综合能源系统多目标优化调度[J]. 电力建设, 2020, 41(7): 92-99.
[6]	杨蕾，吴琛，黄伟，郭成，向川，何鑫，邢超，奚鑫泽，周鑫，杨博，张孝顺. 含高比例风光新能源电网的多目标无功优化算法[J]. 电力建设, 2020, 41(7): 100-109.
[7]	安麒，王剑晓，李庚银，王宣元，刘蓁. 基于均衡理论的虚拟电厂市场参与模式及方法[J]. 电力建设, 2020, 41(6): 1-8.
[8]	何后裕，何华琴，王骞，王彦铭，高领军，骆钊，臧海祥. 考虑碳足迹与交易的分布式光伏发电成本分摊[J]. 电力建设, 2020, 41(6): 85-92.
[9]	刘家妤，马佳骏，王颖，许寅. 多源协同的智能配电网故障恢复次序优化决策方法[J]. 电力建设, 2020, 41(6): 100-106.
[10]	宋建，束洪春，董俊，梁雨婷，李雨龙，杨博. 基于GM(1，1)与BP神经网络的综合负荷预测[J]. 电力建设, 2020, 41(5): 75-80.
[11]	赵海兵，张焕云，葛杨，程浩原，高文浩，艾芊. 细胞-组织认知下的主动配电系统双层多目标控制策略[J]. 电力建设, 2020, 41(5): 81-92.
[12]	祁兵，叶欣，李彬，陈宋宋，李源非，石坤. 考虑IEC标准的用户侧电力物联网体系架构研究[J]. 电力建设, 2020, 41(5): 92-99.
[13]	张志荣，邱晓燕，孙旭，任昊，张明珂. #br# 协调柔性负荷与储能的交直流配电网经济优化调度[J]. 电力建设, 2020, 41(5): 116-123.
[14]	张家安, 王琨玥，陈建，郭凌旭，黄潇潇，范瑞卿，李志军. 基于空间相关性的分布式光伏出力预测[J]. 电力建设, 2020, 41(3): 47-53.
[15]	陆秋瑜，杨银国，王中冠，谭嫣，夏天，伍双喜. 基于次梯度投影分布式控制法的虚拟电厂经济性一次调频[J]. 电力建设, 2020, 41(3): 79-85.