Robust Decision-making Method for Look-ahead Dispatch in Power System Based on Fast Identification of Redundant Constraints

WANG Qining; CHEN Siyuan; XU Jian; CHEN Yiping; YAN Rong; GUO Yan

doi:10.7500/AEPS20240427005

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Robust Decision-making Method for Look-ahead Dispatch in Power System Based on Fast Identification of Redundant Constraints

Basic Research | 更新时间：2026-02-28

- Robust Decision-making Method for Look-ahead Dispatch in Power System Based on Fast Identification of Redundant Constraints
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 22, Pages: 123-134(2025)
- 作者机构：
  
  1.武汉大学电气与自动化学院，湖北省武汉市 430072
  2.南方电网新型电力系统（北京）研究院有限公司，北京市 102218
  3.中国南方电网电力调度控制中心，广东省广州市 510663
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2022YFB2403500)
- DOI：10.7500/AEPS20240427005
  CLC：
- Received：27 April 2024，
  
  Revised：2024-10-25，
  
  Online First：07 January 2025，
  
  Published：25 November 2025
- 稿件说明：
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王麒宁,陈思远,徐箭等.基于冗余约束快速辨识的电力系统前瞻调度鲁棒决策方法[J].电力系统自动化,2025,49(22):123-134.

WANG Qining,CHEN Siyuan,XU Jian,et al.Robust Decision-making Method for Look-ahead Dispatch in Power System Based on Fast Identification of Redundant Constraints[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(22):123-134.
王麒宁,陈思远,徐箭等.基于冗余约束快速辨识的电力系统前瞻调度鲁棒决策方法[J].电力系统自动化,2025,49(22):123-134. DOI： 10.7500/AEPS20240427005.

WANG Qining,CHEN Siyuan,XU Jian,et al.Robust Decision-making Method for Look-ahead Dispatch in Power System Based on Fast Identification of Redundant Constraints[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(22):123-134. DOI： 10.7500/AEPS20240427005.

摘要

为应对新能源日内功率偏差导致的系统电力平衡问题，电力调度部门需要从前瞻性视野对日前计划进行分钟级修正。为此，提出一种基于冗余约束快速辨识的电力系统前瞻调度鲁棒决策方法，在保证短时间高效求解的同时，提升极端运行场景下电力系统的新能源消纳率和保供能力。首先，在前瞻调度决策模式下，考虑风电/光伏的不确定性，结合水电、火电、储能及联络线多资源协同控制建立两阶段优化模型，第1阶段考虑系统的经济性和安全性，第2阶段考虑系统的新能源消纳和保供能力。进一步，考虑到新能源不确定性将增加模型复杂度，提出基于图卷积神经网络-长短期记忆网络的冗余约束辨识与削减方法，并利用列与约束生成算法对约简后的前瞻调度模型进行鲁棒优化求解。最后，在IEEE 118节点系统中进行算例仿真验证，通过数值结果验证了所提模型能够实现冗余约束的快速辨识，所提鲁棒决策方法能对多种不同类型场景的前瞻调度策略进行高效求解。

Abstract

To address the electric power balance issues in systems caused by intraday power deviations of renewable energies

power dispatch departments require minute-level revisions to the day-ahead plans from a look-ahead perspective. Therefore

a robust decision-making method for the look-ahead dispatch in power system is proposed based on the fast identification of redundant constraints. The method improves the renewable energy accommodation rate and supply capacity of the power system in extreme operation scenarios while ensuring efficient solving in a short time. First

in the look-ahead dispatch decision-making mode

a two-stage optimization model is constructed considering the uncertainty of wind and photovoltaic power

along with the coordinated control of multiple resources such as hydro

thermal

storage

and tie-lines. The first stage considers the economy and safety of the system

while the second stage considers the renewable energy accommodation and power supply guarantee. Furthermore

considering the model complexity added by the uncertainty of renewable energy

an identification and reduction method for redundant constraints based on graph convolution neural network and long short-term memory network is proposed

followed by a robust optimization solution for the reduced look-ahead dispatch model using column and constraint generation algorithm. Finally

the effectiveness of the proposed model for the fast identification of redundant constraints is validated through numerical results in the IEEE 118-bus system

and the proposed robust decision-making method can efficiently solve look-ahead dispatch strategies in various types of scenarios.

关键词

Keywords

references

林舜江，冯祥勇，梁炜焜，等 . 新能源电力系统不确定优化调度方法研究现状及展望［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 10 ）： 20 - 41 .

LIN Shunjiang ， FENG Xiangyong ， LIANG Weikun ， et al . Research status and prospect of uncertain optimal dispatch methods for renewable energy power systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 10 ）： 20 - 41 .

黄馨仪，刘明波，林舜江，等 . 考虑风电不确定性的输配电系统鲁棒经济调度分布式算法［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 4 ）： 165 - 177 .

HUANG Xinyi ， LIU Mingbo ， LIN Shunjiang ， et al . Distributed algorithm for robust economic dispatch of integrated transmission and distribution system considering wind power uncertainty ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 4 ）： 165 - 177 .

PANTELI M ， MANCARELLA P . Operational resilience assessment of power systems under extreme weather and loading conditions ［C ］// 2015 IEEE Power & Energy Society General Meeting ， July 26-30 ， 2015 ， Denver， USA ： 1 - 5 .

XIE L ， CARVALHO P M S ， FERREIRA L A F M ， et al . Wind integration in power systems： operational challenges and possible solutions ［J］. Proceedings of the IEEE ， 2011 ， 99 （ 1 ）： 214 - 232 .

吴孟雪，房方 . 计及风光不确定性的电-热-氢综合能源系统分布鲁棒优化［J］. 电工技术学报， 2023 ， 38 （ 13 ）： 3473 - 3485 .

WU Mengxue ， FANG Fang . Distributionally robust optimization of electricity-heat-hydrogen integrated energy system with wind and solar uncertainties ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2023 ， 38 （ 13 ）： 3473 - 3485 .

张智，周明，郭尊，等 . 考虑架空线路动态热定值的输电网与储能协同鲁棒规划方法［J/OL］. 中国电机工程学报： 1 - 14 ［ 2024-07-20 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20240401.1022.002.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20240401.1022.002.html .

ZHANG Zhi ， ZHOU Ming ， GUO Zun ， et al . Coordinated robust planning method for transmission network and energy storage considering dynamic thermal rating of overhead lines ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ： 1 - 14 ［ 2024-07-20 ］. http：//kns.cnki.net/kcms /detail/ 11.2107.tm.20240401.1022.002.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20240401.1022.002.html .

刘一欣，郭力，王成山 . 微电网两阶段鲁棒优化经济调度方法［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 14 ）： 4013 - 4022 .

LIU Yixin ， GUO Li ， WANG Chengshan . Economic dispatch of microgrid based on two stage robust optimization ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 14 ）： 4013 - 4022 .

李鸿，朱继忠，董瀚江 . 考虑协变量因素的多能微电网两阶段分布鲁棒优化调度［J/OL］. 中国电机工程学报： 1 - 12 ［ 2024-07-20 ］. http：//kns.cnki. net/kcms/detail/11.2107.TM.20240507.2003.012.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20240507.2003.012.html .

LI Hong ， ZHU Jizhong ， DONG Hanjiang . Two-stage distributionally robust optimization scheduling of multi-energy microgrid considering covariate factors ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ： 1 - 12 ［ 2024-07-20 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20240507.2003.012.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20240507.2003.012.html .

邵嗣杨，马翔，袁伟，等 . 含电动汽车的不确定性微电网鲁棒优化调度方法［J］. 电气工程学报， 2023 ， 18 （ 2 ）： 201 - 209 .

SHAO Siyang ， MA Xiang ， YUAN Wei ， et al . Robust optimal dispatching method for uncertain microgrid including electric vehicles ［J］. Journal of Electrical Engineering ， 2023 ， 18 （ 2 ）： 201 - 209 .

王砚平，鲍威，李赢，等 . 考虑 N -1故障的安全约束机组组合模型及约束削减方法［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 7 ）： 167 - 175 .

WANG Yanping ， BAO Wei ， LI Ying ， et al . Security-constrained u nit commitment model considering N -1 contingency and constraint reduction method ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 7 ）： 167 - 175 .

ZHAI Q Z ， GUAN X H ， CHENG J H ， et al . Fast identification of inactive security constraints in SCUC problems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2010 ， 25 （ 4 ）： 1946 - 1954 .

郭瑞鹏，边麟龙，宋少群，等 . 安全约束最优潮流的实用模型及故障态约束缩减方法［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 13 ）： 161 - 168 .

GUO Ruipeng ， BIAN Linlong ， SONG Shaoqun ， et al . Practical model of security constrained optimal power flow and reduction methods for contingency constraints ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 13 ）： 161 - 168 .

GUAN J Y ， TANG H ， WANG K ， et al . A parallel multi-scenario learning method for near-real-time power dispatch optimization ［J］. Energy ， 2020 ， 202 ： 117708 .

LV K ， TANG H ， BAK-JENSEN B ， et al . Hierarchical learning optimisation method for the coordination dispatch of the inter-regional power grid considering the quality of service index ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2020 ， 14 （ 18 ）： 3673 - 3684 .

王珂，姚建国，余佩遥，等 . 基于深度强化学习的电网前瞻调度智能决策架构及关键技术初探［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 15 ）： 5430 - 5439 .

WANG Ke ， YAO Jianguo ， YU Peiyao ， et al . Architecture and key technologies of intelligent decision-making of power grid look-ahead dispatch based on deep reinforcement learning ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 15 ）： 5430 - 5439 .

YORINO N ， HAFIZ H M ， SASAKI Y ， et al . High-speed real-time dynamic economic load dispatch ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2012 ， 27 （ 2 ）： 621 - 630 .

LEW D ， MILLIGAN M ， JORDAN G ， et al . Value of wind power forecasting ［R］. Golden， USA ： National Renewable Energy Lab （NREL）， 2011 .

BERTSIMAS D ， LITVINOV E ， SUN X A ， et al . Adaptive robust optimization for the security constrained unit commitment problem ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 1 ）： 52 - 63 .

WANG C S ， JIAO B Q ， GUO L ， et al . Robust scheduling of building energy system under uncertainty ［J］. Applied Energy ， 2016 ， 167 ： 366 - 376 .

吕崇帅 . 含风光水储电源的电力系统优化调度研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2016 .

LÜ Chongshuai . Research on optimization scheduling of power systems with wind， photovoltaic， hydro， and storage energy sources ［D］. Harbin ： Harbin Institute of Technology ， 2016 .

辛禾 . 考虑多能互补的清洁能源协同优化调度及效益均衡研究［D］. 北京：华北电力大学， 2019 .

XIN He . Research on coordinated optimization scheduling and benefit balance of clean energy considering multi-energy complementarity ［D］. Beijing ： North China Electric Power University ， 2019 .

徐伟宣，何建秋，邹庆云 . 目标函数带绝对值号的特殊非线性规划问题［J］. 优选与管理科学， 1987 ，（ 3 ）： 9 - 13 .

XU Weixuan ， HE Jianqiu ， ZOU Qingyun . Special nonlinear programming problems with absolute values in the objective function ［J］. Optimization and Management Science ， 1987 ，（ 3 ）： 9 - 13 .

FLOUDAS C A . Nonlinear and mixed-integer optimization fundamentals and applications ［J］. Journal of Global Optimization ， 2000 ， 12 （ 1 ）： 108 - 110 ．

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 .

AGARWAL D ， SINGH P ， EL SAYED M A . The Karush-Kuhn-Tucker （KKT） optimality conditions for fuzzy-valued fractional optimization problems ［J］. Mathematics and Computers in Simulation ， 2023 ， 205 ： 861 - 877 .

WANG Y ， ZHAO S Q ， ZHOU Z ， et al . Risk adjustable day-ahead unit commitment with wind power based on chance constrained goal programming ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2017 ， 8 （ 2 ）： 530 - 541 .

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