基于目标级联分析法的多区域电力系统分散优化调度
夏云睿1，朱建全1，2
（1 华南理工大学 电力学院，广东 广州 510640；2 电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室，北京 100084）
摘 要：针对多区域互联电力系统的经济调度问题，研究了一种基于目标级联分析法的分散优化求解方法。根据区域解耦原理，以直流潮流模型下的电压相角作为耦合变量，将多区域经济调度的集中优化模型解耦为分散优化模型。利用增广拉格朗日函数对各个区域的调度子问题进行分散优化，并根据耦合变量引入上层协调器，对各个区域的优化结果进行协调，具有较快的收敛速度和较高的计算精度。通过2 区域6 节点系统和数个IEEE 多区域系统的算例分析，从多个角度验证了算法的有效性。
关键词：电力经济调度；区域解耦；分散优化；目标级联分析法
中图分类号：TM711 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2020)11-0010-06
Decentralized Optimal Dispatch of Multi-Area Power Systems Based on Analytical Target Cascading
XIA Yun-rui1, ZHU Jian-quan1,2
（1 School of Electric Power Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China;
2 State Key Laboratory of Control and Simulation of Power System and Generation Equipment, Beijing 100084, China）
Abstract: A decentralized optimization strategy based on the analytical target cascading is studied to solve the economic dispatch problem of multi-area interconnected power system. According to the principle of area decoupling, the voltage phase angle of the DC power flow model is selected as the coupling variables. The centralized optimization model of multi-area economic dispatch is transformed into the decentralized ones. Then, each is solved by the augmented Lagrange function with fast convergence and high accuracy. To coordinate the optimization results of each area, an upper level coordinator is introduced based on the coupling variables. Case studies on a 2-area and 6-bus system, as well as IEEE multi-area systems demonstrate the effectiveness of the algorithm.
Key words: electrical economic dispatch; area decoupling; decentralized optimization; analytical target cascading
参考文献
[1] 赖晓文，钟海旺，杨军峰，等. 基于价格响应函数的超大电网分解协调优化方法[J]. 电力系统自动化，2013，37(21)：60-65.
[2] ZHANG Z, CHOW M Y.Convergence analysis of the incremental cost consensus algorithm under different communication network topologies in a smart grid[J].IEEE Transactions on Power Systems，2012，27(4)：1761-1768.
[3] BERTSEKAS D P, TSITSIKLIS J N.Parallel and Distributed Computation: Numerical Methods[M].Upper Saddle River：Prentice Hall，1989.
[4] CONEJO A J, NOGALES F J, PRIETO F J. A decomposition procedure based on approximate Newton directions[J]. Mathematical Programming，2002，93(3)：495-515.
[5] 刘志文，刘明波. 基于Ward等值的多区域无功优化分解协调算法[J]. 电力系统自动化，2010，34(14)：63-69．
[6] 刘志文，刘明波，林舜江. REI等值技术在多区域无功优化计算中的应用[J]. 电工技术学报，2011，26(11)：191-200．
[7] COHEN G.Auxiliary problem principle and decomposition of optimization problems[J]. Journal of Optimization Theory & Applications，1980，32(3)：277-305.
[8] 商小乐，李建华，刘锐，等. 基于辅助问题原理及内点法的分区并行最优潮流算法[J]. 西安交通大学学报，2006，40(4)：468-472.
[9] 刘宝英，杨仁刚. 采用辅助问题原理的多分区并行无功优化算法[J]. 中国电机工程学报，2009，29(7)：47-51.
[10] KIM H M.Target Cascading in Optimal System Design[D].Ann Arbor：University of Michigan, 2001.
[11] 谢敏，吉祥，柯少佳，等. 基于目标级联分析法的多微网主动配电系统自治优化经济调度[J]. 中国电机工程学报，2017，37(17)：4911-4921.
[12] 朱涛，朱建全，刘明波，等. 含风电场电力系统的动态经济调度分散随机优化方法[J]. 电力系统自动化，2017，41(11)：48-54.
[13] KARGARIAN A, FU Y, LI Z.Distributed Security-Constrained Unit Commitment for Large-Scale Power Systems[J].IEEE Transactions on Power Systems，2015，30(4)：1925-1936.
[14] 谢敏，胡昕彤，刘明波. 目标级联分析法在完全竞争发电市场迭代竞价机制中的应用[J]. 电力系统自动化，2020，44(6)：106-112.
[15] 赵晋泉，叶君玲，邓勇. 直流潮流与交流潮流的对比分析[J]. 电网技术，2012，36(10)：147-152.
[16] MICHELENA N, PARK H, PAPALAMBROS P Y. Convergence properties of analytical target cascading[J]. AIAA Journal，2003，41(5)：897-905.
[17] GRIGG C.The IEEE reliability test system：1996[C]//IEEE Winter Power Meeting，1996.
