[00388937]电力系统安全经济运行模型与快速算法研究

该项目属于电气工程领域电力系统自动化方向。电力系统安全经济运行问题，经历了几十年的发展过程，世界各国学者和技术人员在该问题上开展了长期的大量的研究，从理论到实践，在许多电力公司的调度中心得到应用，并表现出了它的巨大经济效益。项目以2个国家自然基金和1个广西自然基金项目为依托，发现和建立了电力系统安全经济运行中的一系列凸的紧且简洁模型，并设计了一批求解模型的新型快速算法，同时进行了大量数值试验，封装形成Benchmark算例包和计算软件包。 发现与创新一：从紧和简洁性上发现和建立了新的机组组合(UC)模型 电力系统UC问题是编制短、中期发电计划首要解决的问题，常建模为混合整数规划(MIP)问题。而紧性和简洁性极大的影响着MIP问题的求解效率。项目从紧和简洁性出发，发展了问题的建模方法，设计了一系列新模型，形成了一套完备的基于紧和简洁性的UC建模理论和方法体系以及模型的分析方法。具体包括：(a)提出了一种全新的2类状态变量的紧且简洁模型；(b)采用投影技术获得UC紧模型，结合凸包变换和提升-投影得到混合整数锥规划模型。 发现与创新二：基于外逼近策略设计和提出了机组组合全局优化快速算法 对于大规模UC问题，难以在合理时间内获得其精确最优解。(a)该项目首次给出了UC问题的凸可分模型，提出了求解UC问题的新的确定性全局优化方法：紧外逼近和内外逼近方法；(b)通过引入多个外逼近割平面和透视割平面，加强主问题紧性，并提出自适应终止条件，加快外逼近算法收敛速度。 发现与创新三：非凸经济运行问题的凸化与快速计算 当计及阀点效应、网损和水电等因素时，会导致经济运行问题的模型非凸、非光滑，这使得传统的确定性数学规划方法难以直接应用。(a)该项目首次提出了先用高精度凸化方法将水电非凸等式约束转化为0-1混合整数约束，再用改进的半定有效不等式方法对问题进行求解；(b)通过模型重构，该项目将非凸非光滑调度模型转化为混合整数线性规划与非线性规划模型。 科学价值：提出了电力系统安全经济运行问题的一系列凸的紧且简洁模型，丰富了该类问题的系统化建模理论与方法框架，并设计了模型的一批高效求解算法，为实际应用提供了可靠且有效的模型与算法。 论文发表与引评：项目8篇代表性论文发表在《IEEE Trans.on Power Syst.》、《Appl.Energy》等国际顶级刊物，包括SCI一区6篇(全为Top期刊)，二区2篇。被中美英德日等20多个国家的300余人次引评112次(仅WOS),其中SCI他引86次。此外，该项成果还有12篇重要论文发表于学科主流SCI源刊和国内权威期刊。