Robust-stochastic Reserve Optimization Considering Uncertainties of Failure Probability and Net Load

Ran LI; Mingqiang WANG; Ming YANG; Mengxia WANG; Weilun WANG

doi:10.7500/AEPS20210523001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Robust-stochastic Reserve Optimization Considering Uncertainties of Failure Probability and Net Load

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Robust-stochastic Reserve Optimization Considering Uncertainties of Failure Probability and Net Load
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 6, Pages: 20-29(2022)
- 作者机构：
  
  电网智能化调度与控制教育部重点实验室（山东大学），山东省济南市250061
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2019YFE0118400)
- DOI：10.7500/AEPS20210523001
  CLC：
- Received：23 May 2021，
  
  Revised：2021-10-15，
  
  Published Online：24 January 2022，
  
  Published：25 March 2022
- 稿件说明：
移动端阅览
李冉,王明强,杨明等.考虑故障概率和净负荷不确定性的鲁棒随机备用优化[J].电力系统自动化,2022,46(6):20-29.

LI Ran,WANG Mingqiang,YANG Ming,et al.Robust-stochastic Reserve Optimization Considering Uncertainties of Failure Probability and Net Load[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(6):20-29.
李冉,王明强,杨明等.考虑故障概率和净负荷不确定性的鲁棒随机备用优化[J].电力系统自动化,2022,46(6):20-29. DOI： 10.7500/AEPS20210523001.

LI Ran,WANG Mingqiang,YANG Ming,et al.Robust-stochastic Reserve Optimization Considering Uncertainties of Failure Probability and Net Load[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(6):20-29. DOI： 10.7500/AEPS20210523001.

摘要

备用的配置是为了应对系统中可能的设备故障、负荷与可再生能源出力的不确定性。系统配置充足的备用是保证电力系统安全经济运行的必要条件。在传统的备用决策方法中，不同程度上忽略了故障概率的不确定性。为此提出了一种统筹考虑设备故障概率和净负荷不确定性的备用优化模型。其中，风电与负荷造成的净负荷不确定性以及设备故障概率不确定性统一采用区间描述，并采用对偶理论、上境界转化和KKT（Karush-Kuhn-Tucker）条件等方法进行求解。最后，基于IEEE-RTS 24节点系统验证了所提模型和方法的有效性。

Abstract

The configuration of the reserve is to deal with the uncertainties of possible equipment failures

loads and renewable energy output in the power system. The provision of the adequate reserve for systems is a necessary condition to ensure the safe and economical operation of power systems. In the traditional reserve decision-making methods

the uncertainty of failure probability is ignored in some degrees. Therefore

a robust-stochastic reserve optimization model is proposed to consider the failure probability of equipment and the uncertainty of net load simultaneously. In this model

the net load uncertainty and equipment failure probability uncertainty caused by wind power and load are uniformly described by intervals. And the dual theory

epigraph reformulation and Karush-Kuhn-Tucker (KKT) conditions are adopted to solve the model. Finally

the effectiveness and validity of the proposed method are verified on the IEEE-RTS 24-bus system.

关键词

Keywords

references

ORTEGA-VAZQUEZ M A ， KIRSCHEN D S . Optimizing the spinning reserve requirements using a cost/benefit analysis ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2007 ， 22 （ 1 ）： 24 - 33 .

WOOD A J ， WOLLENBERG B F . Power generation， operation and control ［M］. New York， USA ： John Wiley and Sons Inc ， 1996 .

吴俊，薛禹胜，舒印彪，等 . 大规模可再生能源接入下的电力系统充裕性优化：（三）多场景的备用优化［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 11 ）： 1 - 7 .

WU Jun ， XUE Yusheng ， SHU Yinbiao ， et al . Adequacy optimization for a large-scale renewable energy integrated power system： Part three reserve optimization in multiple scenarios ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 11 ）： 1 - 7 .

林峰，汪震，王冠中，等 . 考虑风电降载的电力系统鲁棒备用调度模型［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 19 ）： 64 - 70 .

LIN Feng ， WANG Zhen ， WANG Guanzhong ， et al . Robust reserve scheduling model of electric power system considering WTG de-loading capability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 19 ）： 64 - 70 .

陈哲，王橹裕，郭创新，等 . 计及风电备用容量与需求响应的多备用资源鲁棒优化［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 10 ）： 50 - 58 .

CHEN Zhe ， WANG Luyu ， GUO Chuangxin ， et al . Robust optimization of multiple reserve resources considering reserve capacity of wind power and demand response ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 10 ）： 50 - 58 .

夏鹏，刘文颖，张尧翔，等 . 考虑风电高阶不确定性的分布式鲁棒优化调度模型［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 1 ）： 189 - 200 .

XIA Peng ， LIU Wenying ， ZHANG Yaoxiang ， et al . A distributionally robust optimization scheduling model considering higher-order uncertainty of wind power ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 1 ）： 189 - 200 .

盛四清，孙晓霞 . 考虑节能减排和不确定因素的含风电场机组组合优化［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 17 ）： 54 - 59 .

SHENG Siqing ， SUN Xiaoxia . Unit commitment optimization containing wind farms considering energy saving， emission reduction and uncertainties ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 17 ）： 54 - 59 .

ORTEGA-VAZQUEZ M A ， KIRSCHEN D S . Estimating the spinning reserve requirements in systems with significant wind power generation penetration ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2009 ， 24 （ 1 ）： 114 - 124 .

BILLINTON R ， ALLAN R N . Reliability evaluation of power systems ［M］. Boston， USA ： Springer ， 1984 .

BOUFFARD F ， GALIANA F D ， CONEJO A J . Market-clearing with stochastic security-Part I： formulation ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2005 ， 20 （ 4 ）： 1818 - 1826 .

BOUFFARD F ， GALIANA F D ， CONEJO A J . Market-clearing with stochastic security-Part II： case studies ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2005 ， 20 （ 4 ）： 1827 - 1835 .

BAI J ， GOOI H B ， XIA L M ， et al . A probabilistic reserve market incorporating interruptible load ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2006 ， 21 （ 3 ）： 1079 - 1087 .

王泽斌，王松岩，陈莹，等 . 强台风环境下考虑微地形因素的输电通道结构安全概率评估方法［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 1 ）： 184 - 191 .

WANG Zebin ， WANG Songyan ， CHEN Ying ， et al . Safety probability assessment method considering micro-topography for transmission grid under strong typhoon environment ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 1 ）： 184 - 191 .

ZHAO C Y ， JIANG R W . Distributionally robust contingency-constrained unit commitment ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 1 ）： 94 - 102 .

ALVARADO D ， MOREIRA A ， MORENO R ， et al . Transmission network investment with distributed energy resources and distributionally robust security ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 6 ）： 5157 - 5168 .

BAGHERI A ， ZHAO C Y . Distributionally robust reliability assessment for transmission system hardening plan under N-k security criterion ［J］. IEEE Transactions on Reliability ， 2019 ， 68 （ 2 ）： 653 - 662 .

BOYD L ， VANDENVERGHE . Convex optimization ［M］. Cambridge， UK ： Cambridge University Press ， 2004 .

VENKATESH B ， YU P ， GOOI H B ， et al . Fuzzy MILP unit commitment incorporating wind generators ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2008 ， 23 （ 4 ）： 1738 - 1746 .

WANG M Q ， GOOI H B ， CHEN S X . Optimising probabilistic spinning reserve using an analytical expected-energy-not-supplied formulation ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2011 ， 5 （ 7 ）： 772 .

THIELE A . Robust stochastic programming with uncertain probabilities ［J］. IMA Journal of Management Mathematics ， 2008 ， 19 （ 3 ）： 289 - 321 .

赵亮 . 含新能源电力系统输电网鲁棒优化规划方法及其应用研究［D］. 武汉：华中科技大学， 2016 .

ZHAO Liang . Application of robust optimization for transmission network expansion planning with renewable energy resources integrated ［D］. Wuhan ： Huazhong University of Science and Technology ， 2016 .

SOYSTER A L . Convex programming with set-inclusive constraints， and application to inexact LP ［J］. Operations Research ， 1973 ， 21 ： 155 - 157 .

ZENG B ， ZHAO L . Solving two-stage robust optimization problems using a column-and-constraint generation method ［J］. Operations Research Letters ， 2013 ， 41 （ 5 ）： 457 - 461 .

Undefined IEEE RTS Task Force Subcommittee . The IEEE reliability test system-1996 ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 1999 ， 14 （ 3 ）： 1010 - 1020 .

PANDZIC H ， DVORKIN Y ， QIU T ， et al . Unit commitment under uncertainty-GAMS models， Library of the Renewable Energy Analysis Lab （REAL）， University of Washington， Seattle， USA ［EB/OL］. ［ 2021-06-10 ］. https：//labs.ece.uw.edu/real/gams_code. html https://labs.ece.uw.edu/real/gams_code.html .

WEI W ， LIU F ， MEI S W ， et al . Two-level unit commitment and reserve level adjustment considering large-scale wind power integration ［J］. International Transactions on Electrical Energy Systems ， 2014 ， 24 （ 12 ）： 1726 - 1746 .

BROOK A ， KENDRICK D ， MEERAUS A . GAMS： a user's guide ［J］. ACM SIGNUM Newsletter ， 1988 ， 23 （ 3/4 ）： 10 - 11 .

HU J X ， LI H R . A new clustering approach for scenario reduction in multi-stochastic variable programming ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 5 ）： 3813 - 3825 .

GUO Z J ， WEI W ， CHEN L J ， et al . Fast screen of redundant transmission constraints in line contingency-constrained dispatch ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2020 ， 35 （ 4 ）： 3305 - 3307 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Collaborative Robust Planning of Electric and Thermal Flexibility Resources Considering Reserve Optimization

Power Supply Restoration Strategy for Distribution Network Based on Robust Model Prediction Control

Overview on Data-driven Optimal Scheduling Methods of Power System in Uncertain Environment

Related Author

GAO Xueqian

LIU Chang

LIU Wenxia

Yunyun XIE

Zhengting YANG

Sheng CAI

Dong WANG

Xiong CHEN

Related Institution

State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources (North China Electric Power University)

Chengxi Power Supply Branch of State Grid Tianjin Electric Power Company

School of Automation, Nanjing University of Science and Technology

State Grid Huaian Power Supply Company, Huaian

NARI Group Corporation (State Grid Electric Power Research Institute)

⁰