混合整数线性规划

为应对以风电为代表的新能源大规模接入电力系统带来的新挑战，提出了一种计及线路优化投切限流的含风电电网扩展规划模型。首先，从系统负荷变化引起常规火电机组启停的角度出发，将典型场景下的短路电流约束转化为对应机组启停状态下的约束，通过对风电场集电系统的结构等值研究风电场的等效表达式，引入考虑风电接入的短路电流约束。然后，确定电网扩展规划总体思路，以总投资最小为目标函数，建立综合考虑储能、需求侧响应以及短路电流约束的电网规划混合整数线性规划模型并求解。最后，以IEEE-RTS 24节点系统为例，通过设置不同的案例对比分析，验证了所提方法的有效性。

现代配电网呈网状建设、辐射状运行，以提升故障情况下的转供能力。传统配电网规划方法一般采用规划设计-可靠性评估两阶段迭代计算方式，只能得到粗放规划方案。为此，提出了考虑可靠性约束的配电网多阶段扩展规划方法。通过将可靠性指标计算过程解析化，并嵌入规划模型中，可以精确考虑故障隔离、负荷转供和恢复策略。基于线性化潮流，该规划模型是一个典型的混合整数线性优化问题，可以有效求解。在54节点系统来验证所提方法的性能。仿真结果表明了该方法的有效性和灵活性。

利用聚合技术构建数据中心聚合商以参与系统需求响应，提出一种计及负荷时空转移需求响应的数据中心聚合商最优运行策略。首先，根据数据中心的物理特性，建立负荷时空转移需求响应模型；然后，以数据中心运行成本最小化和数据中心聚合商利益最大化为目标，建立计及负荷时空转移需求响应的数据中心聚合商最优运行模型；最后，通过Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件以及大M法将双层模型转换成单层混合整数线性规划模型进行求解。仿真结果表明：所提最优运行策略可有效提高数据中心内工作负荷的灵活性，并促进数据中心运行经济性的提高。

随着风电、光伏等新能源接入比例的不断提高，源荷不确定性增强扩大了电力系统的运行灵活性需求。为准确量化电力系统的灵活性需求，制定兼顾灵活性与经济性的优化方案，提出了一种基于多面体不确定集合的电力系统灵活性量化评估方法。首先，采用多面体不确定集合量化多个光伏电站出力的波动性、不确定性及相关性特征，进而分析净负荷波动区间，构建电力系统灵活性需求量化模型。其次，基于仿射策略建立考虑灵活性需求的仿射可调鲁棒优化模型，并将所建立的鲁棒优化模型转化为混合整数线性规划模型进行求解。最后，基于6节点系统与IEEE 57系统，在不同不确定性场景下对比所提模型的优化结果，验证了该方法在系统的灵活性需求量化评估的有效性。

为解决智能网联汽车(intelligent connected vehicle, ICV)移动充电调度困难问题，提出了基于无线能量交换技术的V2V(vehicle to vehicle based on wireless power exchange, V2V-WPE)能量交易模型，并基于广义纳什议价(generalized nash bargaining, GNB)理论对V2V-WPE能量交易市场进行建模。该模型构建了一种以交通路口为节点，利用无线电能传输装置作为通道的新型电气化交通能源网络，旨在实现车辆间的能量交易，并结合动态路网模型、OD矩阵分析方法和动态Dijkstra算法为ICVs规划行驶路径。最后，通过在能源分配系统(energy distribution system, EDS)中安装变压器以及并联电容器来管理网络上的电压和无功功率(voltage and reactive power, Volt-VAR)，同时将GNB问题分解为收益最大化问题(SP1)和能量交易问题(SP2)，并利用多面体逼近技术将SP1的非凸性问题转化为混合整数线性规划问题。仿真结果表明，参与调度的ICVs收益增加，参与市场的各个代理获得了更公平的利润分配，促进了移动网联汽车之间的能量交易。

随着高比例新能源接入电网，新能源出力和负荷的波动性及不确定性对系统的灵活爬坡能力提出更高的要求。提出了一种面向灵活爬坡服务的针对高比例新能源电力系统中常规发电机组、储能、柔性负荷等可调节资源的优化调度模型。首先，提出一种考虑日前预测净负荷不确定性的灵活爬坡需求估计方法，根据爬坡起始和结束时刻净负荷及其安全裕度，量化估计电力系统灵活爬坡需求。其次，基于生成的净负荷不确定性场景，提出了考虑系统灵活爬坡需求的基于两阶段混合整数线性规划的可调节资源优化调度模型，从日前-实时两个阶段实现可调节资源的优化调度。最后，基于IEEE-RTS-24节点系统，在4种典型方案场景下对比验证所提优化调度模型。结果表明所提模型能有效提升系统灵活性，降低系统运行成本。

动态无功优化在提高电网电压质量、降低网损和减少离散调压设备日动作次数方面具有重要作用，在数学上它是一个含绝对值约束的多时段大规模非线性混合整数规划问题，其高效求解是一个难题。为此，提出了一种基于解耦内点法和混合整数规划的动态无功优化两阶段算法。第1阶段，利用sigmoid函数处理绝对值约束以实现原模型的连续化，采用解耦内点法思想构建KKT修正方程的对角带边结构，实现了模型的时段分块解耦高效求解；第2阶段，将原模型在当前连续解附近线性化，构建涉及原模型所有约束条件的混合整数线性规划模型，由此决策出离散无功控制设备的优化解。通过某地区26节点的算例仿真，验证了本文算法的有效性。

虚拟电厂(virtual power plant, VPP)可以聚合多元异构分布式能源(distributed energy resource, DER)灵活参与电力市场，但受市场多元主体投标行为不确定性的影响，VPP在日前电力市场面临着潜在的投标需求流标风险。为解决多元竞争电力市场中电价电量不确定性影响下VPP的优化申报问题，提出一种VPP灵活分段投标策略。首先，基于分布式能源运行特性构建了虚拟电厂聚合可调节能力评估方法，在考虑电力平衡需求的基础上，提出按可调节能力划分区间的VPP灵活分段投标策略。然后，构建了虚拟电厂参与日前电力现货市场投标的主从博弈模型，以实现VPP收益及社会效益的最大化。最后，采用强对偶理论和大M法将该均衡约束规划问题(equilibrium problems with equilibrium constraints, EPEC)转化为混合整数线性规划问题(mixed integer linear program, MILP)求解。算例结果表明，VPP采用灵活分段投标策略参与日前电力市场，可以充分利用其可调节能力，保障其投标需求有效中标，有效提升了VPP收益及社会效益。

在新能源大规模接入电力系统的背景下，电网侧储能作为一种灵活资源可以支撑电力系统运行。评估储能应用价值是进行储能容量配置的必要准备工作。文中首先定义3个评估指标，体现出储能对新能源消纳、电力系统灵活性和系统调度经济性的价值；然后基于多参数混合整数线性规划理论，提出一种储能容量价值评估方法，并应用到所提评估指标中，每个评估指标都能得到以储能功率容量和能量容量为参数的分段线性函数；最后使用东北电网数据仿真验证所提模型和方法。结果显示所提方法可以解析刻画储能容量对其应用价值的影响，并将结果进行可视化展示;解析表达式中包含的灵敏度信息揭示了储能容量价值的关键瓶颈参数，并可为不同应用场景储能容量配置提供参考。

为有效应对风电机组出力的不确定因素对微电网安全经济运行的影响，提出了考虑风电出力不确定性的微电网两阶段分布鲁棒优化调度模型。首先，利用改进DNN（深度神经网络）对风电场进行出力预测，计算预测误差；然后，采用非参数核密度估计方法对预测误差数据进行分析，依据误差累积概率密度曲线构建盒式不确定集；接着，建立min-max-min结构的微电网两阶段鲁棒优化调度模型；最后，运用强对偶理论将原问题分解为混合整数线性规划的主问题和子问题，通过迭代求解得到最优调度方案。算例结果表明，所提模型相较于传统两阶段鲁棒优化模型具备更强的鲁棒性。