Distributed Algorithm for Robust Economic Dispatch of Integrated Transmission and Distribution System Considering Wind Power Uncertainty

HUANG Xinyi; LIU Mingbo; LIN Shunjiang; ZHU Jianquan

doi:10.7500/AEPS20240711004

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Distributed Algorithm for Robust Economic Dispatch of Integrated Transmission and Distribution System Considering Wind Power Uncertainty

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Distributed Algorithm for Robust Economic Dispatch of Integrated Transmission and Distribution System Considering Wind Power Uncertainty
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 4, Pages: 165-177(2025)
- 作者机构：
  
  1.华南理工大学电力学院，广东省广州市 510640
  2.广东省绿色能源技术重点实验室，广东省广州市 510640
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52077083)
- DOI：10.7500/AEPS20240711004
  CLC：
- Received：11 July 2024，
  
  Revised：2024-10-07，
  
  Published Online：12 December 2024，
  
  Published：25 February 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
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.
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. DOI： 10.7500/AEPS20240711004.

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. DOI： 10.7500/AEPS20240711004.

摘要

随着风电以集中式和分布式的形式广泛接入输电系统和配电系统，如何在考虑风电出力不确定性的条件下对输配电系统进行协同经济调度以确保整个系统的经济性和安全性是新的挑战。文中首先建立了考虑风电出力不确定性的输配电系统鲁棒经济调度模型，并采用多面体不确定集描述风电出力的不确定性。然后，在列与约束生成(C&CG)算法框架下，分别针对C&CG主问题和C&CG子问题，提出基于利普希兹动态规划算法和目标级联分析法的分布式求解算法，以保证输电系统和配电系统信息的相对独立。最后，在小型输配电系统和某实际输配电系统上进行了仿真计算，其结果验证了所提算法的正确性和有效性。

Abstract

As wind power is widely integrated into transmission systems and distribution systems in centralized and distributed forms

it is a new challenge how to implement the coordinated economic dispatch of integrated transmission and distribution systems to ensure the economy and security of the whole system considering the uncertainty of wind power outputs. In this paper

firstly

a robust economic dispatch model of integrated transmission and distribution systems considering the wind power uncertainties is proposed

and a polyhedral uncertainty set is adopted to describe the uncertainty of wind power outputs. Secondly

under the framework of the column and constraint generation (C&CG) algorithm

a distributed algorithm based on Lipschitz dynamic programming and analytical target cascading is proposed for the C&CG master problem and C&CG sub-problems

respectively

to ensure the relative independence of information between the transmission system and distribution system. Finally

the simulation is carried out on a small integrated transmission and distribution system and an actual integrated transmission and distribution system. The results verify the correctness and effectiveness of the proposed algorithm.

关键词

Keywords

references

郑宇， DAVID J Hill ，刘涛 . 含大量可再生能源未来电网的建模及控制［J］. 南方电网技术， 2017 ， 11 （ 10 ）： 87 - 95 .

ZHENG Yu ， DAVID J Hill ， LIU Tao . Modeling and control for future grids with large renewable energies ［J］. Southern Power System Technology ， 2017 ， 11 （ 10 ）： 87 - 95 .

郑宗强，韩冰，闪鑫，等 . 输配电网高级应用协同运行关键技术分析［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 6 ）： 122 - 128 .

ZHENG Zongqiang ， HAN Bing ， SHAN Xin ， et al . Analysis on key technologies for coordinated operation of advanced application software in transmission and distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 6 ）： 122 - 128 .

谢康胜，李华强，王俊翔，等 . 考虑输配电网协同的源荷储资源统筹规划［J］. 电力建设， 2021 ， 42 （ 9 ）： 41 - 52 .

XIE Kangsheng ， LI Huaqiang ， WANG Junxiang ， et al . Overall planning of source-load-storage resources considering coordination in transmission and distribution network ［J］. Electric Power Construction ， 2021 ， 42 （ 9 ）： 41 - 52 .

邵成成，王锡凡，王秀丽，等 . 主动配电系统与主网的有功协调［J］. 西安交通大学学报， 2014 ， 48 （ 11 ）： 58 - 63 .

SHAO Chengcheng ， WANG Xifan ， WANG Xiuli ， et al . Real power coordination between active distribution systems and main grid ［J］. Journal of Xi’an Jiaotong University ， 2014 ， 48 （ 11 ）： 58 - 63 .

张旭，王洪涛 . 高比例可再生能源电力系统的输配协同优化调度方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 3 ）： 67 - 75 .

ZHANG Xu ， WANG Hongtao . Optimal dispatch method of transmission and distribution coordination for power systems with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 3 ）： 67 - 75 .

YU J ， LI Z S ， GUO Y ， et al . Decentralized chance-constrained economic dispatch for integrated transmission-district energy systems ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 6 ）： 6724 - 6734 .

MUÑOZ-DELGADO G ， CONTRERAS J ， ARROYO J M ， et al . Integrated transmission and distribution system expansion planning under uncertainty ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 5 ）： 4113 - 4125 .

张亚超，谢仕炜，朱蜀 . 多区域互联电-气耦合系统分散协调分布鲁棒优化调度［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 19 ）： 31 - 42 .

ZHANG Yachao ， XIE Shiwei ， ZHU Shu . Decentralized coordinated distributionally robust optimal scheduling of multi-area interconnected electricity-gas coupling system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 19 ）： 31 - 42 .

LI P ， WU Q W ， YANG M ， et al . Distributed distributionally robust dispatch for integrated transmission-distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 2 ）： 1193 - 1205 .

YIN S F ， WANG J H . Distributionally robust decentralized scheduling between the transmission market and local energy hubs ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2023 ， 38 （ 2 ）： 1845 - 1856 .

BEN-TAL A ， EL GHAOUI L ， NEMIROVSKIĬ A S . Robust optimization ［M］. Princeton， USA ： Princeton University Press ， 2009 .

LIN C H ， WU W C ， SHAHIDEHPOUR M ， et al . A non-iterative decoupled solution of the coordinated robust OPF in transmission and distribution networks with variable generating units ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2020 ， 11 （ 3 ）： 1579 - 1588 .

陈星宇，张亚超，黄张浩，等 . 考虑节点边际电价的配电网与多微电网双层鲁棒经济调度［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 11 ）： 51 - 58 .

CHEN Xingyu ， ZHANG Yachao ， HUANG Zhanghao . Bi-level robust economic dispatch of distribution network and multiple microgrids considering locational marginal price ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 11 ）： 51 - 58 .

ARPANAHI M K ， HAMEDANI GOLSHAN M E ， SIANO P . A comprehensive and efficient decentralized framework for coordinated multiperiod economic dispatch of transmission and distribution systems ［J］. IEEE Systems Journal ， 2021 ， 15 （ 2 ）： 2583 - 2594 .

CHEN Z ， LI Z S ， GUO C X ， et al . Fully distributed robust reserve scheduling for coupled transmission and distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 1 ）： 169 - 182 .

CHEN Z ， GUO C X ， DONG S F ， et al . Distributed robust dynamic economic dispatch of integrated transmission and distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2021 ， 57 （ 5 ）： 4500 - 4512 .

ZHONG J J ， LI Y ， CAO Y J ， et al . Robust coordinated optimization with adaptive uncertainty set for a multi-energy microgrid ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2023 ， 14 （ 1 ）： 111 - 124 .

翟俊义，周明，李庚银，等 . 考虑可消纳风电区间的多区电力系统分散协调鲁棒调度方法［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 3 ）： 747 - 754 .

ZHAI Junyi ， ZHOU Ming ， LI Gengyin ， et al . A decentralized and robust dispatch approach for multi-area power system considering accommodated wind power interval ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 3 ）： 747 - 754 .

GUGGILAM S S ， DALL’ANESE E ， CHEN Y C ， et al . Scalable optimization methods for distribution networks with high PV integration ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2016 ， 7 （ 4 ）： 2061 - 2070 .

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 .

李勇，凌锋，乔学博，等 . 基于网侧资源协调的自储能柔性互联配电系统日前-日内优化［J］. 电工技术学报， 2024 ， 39 （ 3 ）： 758 - 773 .

LI Yong ， LING Feng ， QIAO Xuebo ， et al . Day-Ahead and intra-day optimization of flexible interconnected distribution system with self-energy storage based on the grid-side resource coordination ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2024 ， 39 （ 3 ）： 758 - 773 .

SÁNCHEZ-GÓMEZ L F ， DE LA O SERNA J A . Dynamic phasor estimates under the Bellman’s principle of optimality： the Taylor-LQG-Fourier filters ［J］. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement ， 2013 ， 62 （ 12 ）： 3137 - 3147 .

AHMED S ， CABRAL F G ， FREITAS PAULO DA COSTA B . Stochastic Lipschitz dynamic programming ［J］. Mathematical Programming ， 2022 ， 191 （ 2 ）： 755 - 793 .

JIANG R W ， WANG J H ， GUAN Y P . Robust unit commitment with wind power and pumped storage hydro ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2012 ， 27 （ 2 ）： 800 - 810 .

BOYD S ， PARIKH N ， CHU E ， et al . Distributed optimization and statistical learning via the alternating direction method of multipliers ［J］. Foundations and Trends in Machine Learning ， 2010 ， 3 （ 1 ）： 1 - 122 .

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

基于鲁棒优化的含风电工业微电网经济调度模型

消纳大规模风电的鲁棒区间经济调度:（一）调度模式与数学模型

Robust Optimization Model for Coordinated Frequency Regulation of Electric Vehicle Cluster and Units Considering Uncertainties of Frequency Regulation and Excitation

Related Author

GAO Xueqian

LIU Chang

LIU Wenxia

DING Hao

LI Zhigang

WANG Qingyuan

WANG Mingshen

MU Yunfei

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

State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering, Xi’an Jiaotong University

Department of Electrical Engineering, Tsinghua University

Gaoyou Power Supply Company of State Grid Jiangsu Electric Power Co., Ltd.

⁰