不确定环境下含云计算数据中心的电网韧性增强调度

赵天阳; 张华君; 徐岩; 王鹏

doi:10.7500/AEPS20200509008

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

不确定环境下含云计算数据中心的电网韧性增强调度

智能电网的信息物理韧性评估与增强 | 更新时间：2025-06-16

- 不确定环境下含云计算数据中心的电网韧性增强调度
- Resilience-Enhanced Scheduling of Power System with Cloud Computing Data Centers Under Uncertainty
- 电力系统自动化-方正平台 2021年45卷第3期页码：49-57
- 作者机构：
  
  1.南洋理工大学能源研究院，新加坡 639798
  2.南洋理工大学电气与电子工程学院，新加坡 639798
- 作者简介：
  
  赵天阳(1989—)，男，博士，主要研究方向：能源系统韧性、电力系统优化运行。E-mail：zhaoty@ntu.edu.sg
  张华君(1985—)，女，博士，主要研究方向：电力系统可靠性、电力系统韧性。E-mail：huajun.zhang@ntu.edu.sg
  徐岩(1985—)，男，通信作者，博士，主要研究方向：电力系统稳定、优化和数据分析。E-mail：xuyan@ntu.edu.sg
- 基金信息：
- DOI：10.7500/AEPS20200509008
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-05-09，
  
  修回日期：2020-07-20，
  
  网络出版日期：2020-09-07，
  
  纸质出版日期：2021-02-10
- 稿件说明：
移动端阅览
赵天阳,张华君,徐岩等.不确定环境下含云计算数据中心的电网韧性增强调度[J].电力系统自动化,2021,45(3):49-57.

ZHAO Tianyang,ZHANG Huajun,XU Yan,et al.Resilience-Enhanced Scheduling of Power System with Cloud Computing Data Centers Under Uncertainty[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(3):49-57.
赵天阳,张华君,徐岩等.不确定环境下含云计算数据中心的电网韧性增强调度[J].电力系统自动化,2021,45(3):49-57. DOI： 10.7500/AEPS20200509008.

ZHAO Tianyang,ZHANG Huajun,XU Yan,et al.Resilience-Enhanced Scheduling of Power System with Cloud Computing Data Centers Under Uncertainty[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(3):49-57. DOI： 10.7500/AEPS20200509008.

摘要

为解决飓风来临前路径不确定时输电线路随机故障等带来的难题，提出了适用于含云计算数据中心的电网韧性增强日前调度策略，并将其构建为两阶段风险规避的分布鲁棒优化问题。以飓风对输电线路的时空影响为出发点，采用蒙特卡洛模拟获得飓风路径不确定时线路的离散故障集合，并构建基于L1距离度量的分布鲁棒模糊集合。然后，在日前调度中，对机组和数据中心进行优化以平衡经济性和电网韧性，并采用追索问题量化其对日间调度的影响，形成两阶段优化问题。随后，对优化问题进行确定性转换与解耦求解。最后，以含4个数据中心的IEEE-RTS系统为测试算例，验证了所提韧性增强策略应对模糊不确定性的有效性。

Abstract

To manage the possible transmission line failures under uncertain hurricane tracks before its advent

a day-ahead resilience-enhanced scheduling scheme is proposed for power systems with cloud computing data centers. The scheme is formulated as a two-stage risk aversion distributionally robust optimization problem. Considering the spatial and temporal impacts of hurricanes on transmission lines

a discrete line failure set is generated by the Monte-Carlo simulation scheme

in which the hurricane path uncertainty is considered. This set is further formulated as a distributionally robust ambiguity set using L1 norm distance. In the day-ahead scheduling

the generators and data centers are scheduled to balance the operational efficiency and resilience

considering the impacts of day-ahead scheduling on intra-day scheduling

which is formulated as a recourse problem

and resulting in a two-stage optimization problem. It is reformulated to its robust counterpart and solved by decomposition algorithms. Finally

simulations are conducted on a modified IEEE reliability test system with 4 data centers

and the results verify the effectiveness of the proposed resilience-enhanced strategy in addressing the ambiguity uncertainty.

关键词

Keywords

references

AYANOGLU E . Energy efficiency in data centers ［EB/OL］. ［ 2020-04-15 ］. https：//www.comsoc.org/publications/tcn/2019-nov/energy efficiency-data-centers https://www.comsoc.org/publications/tcn/2019-nov/energyefficiency-data-centers .

LU Y F ， GU H X . Flexible and scalable optical interconnects for data centers： trends and challenges ［J］. IEEE Communications Magazine ， 2019 ， 57 （ 10 ）： 27 - 33 .

田国辉，张亮，景沈艳，等 . 大电网调控系统的移动终端设计及关键技术［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 22 ）： 143 - 150 .

TIAN Guohui ， ZHANG Liang ， JING Shenyan ， et al . Design and key technologies of mobile terminal for dispatching and control system in large-scale power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 22 ）： 143 - 150 .

许洪强，姚建国，於益军，等 . 支撑一体化大电网的调度控制系统架构及关键技术［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 6 ）： 1 - 8 .

XU Hongqiang ， YAO Jianguo ， YU Yijun ， et al . Architecture and key technologies of dispatch and control system supporting integrated bulk power grids ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 6 ）： 1 - 8 .

汤奕，王琦，倪明，等 . 电力信息物理融合系统中的网络攻击分析［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 6 ）： 148 - 151 .

TANG Yi ， WANG Qi ， NI Ming ， et al . Analysis of cyber attacks in cyber physical power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 6 ）： 148 - 151 .

别朝红，林雁翎，邱爱慈 . 弹性电网及其恢复力的基本概念与研究展望［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 22 ）： 1 - 9 .

BIE Zhaohong ， LIN Yanling ， QIU Aici . Concept and research prospects of power system resilience ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 22 ）： 1 - 9 .

FERNÁNDEZ-BLANCO R ， DVORKIN Y ， ORTEGA-VAZQUEZ M A . Probabilistic security-constrained unit commitment with generation and transmission contingencies ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 32 （ 1 ）： 228 - 239 .

ZHENG Q P ， WANG J H ， LIU A L . Stochastic optimization for unit commitment—a review ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2015 ， 30 （ 4 ）： 1913 - 1924 .

TRAKAS D N ， HATZIARGYRIOU N D . Resilience constrained day-ahead unit commitment under extreme weather events ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2020 ， 35 （ 2 ）： 1242 - 1253 .

WANG C ， HOU Y H ， QIU F ， et al . Resilience enhancement with sequentially proactive operation strategies ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 32 （ 4 ）： 2847 - 2857 .

WANG Y F ， HUANG L P ， SHAHIDEHPOUR M ， et al . Resilience-constrained hourly unit commitment in electricity grids ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 5 ）： 5604 - 5614 .

WANG Q F ， WATSON J P ， GUAN Y P . Two-stage robust optimization for <math id="M141"><mi>N</mi><mo>-</mo><mi>k</mi></math> http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=6631756&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=6631754&type= 7.36599970 2.20133328 contingency-constrained unit commitment ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 3 ）： 2366 - 2375 .

GUO Z M ， CHEN R L Y ， FAN N ， et al . Contingency-constrained unit commitment with intervening time for system adjustments ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 32 （ 4 ）： 3049 - 3059 .

HU B Q ， WU L . Robust SCUC considering continuous/discrete uncertainties and quick-start units： a two-stage robust optimization with mixed-integer recourse ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2016 ， 31 （ 2 ）： 1407 - 1419 .

WANG C ， WEI W ， WANG J H ， et al . Robust defense strategy for gas-electric systems against malicious attacks ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 32 （ 4 ）： 2953 - 2965 .

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 .

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

ZHANG H J ， CHENG L ， YAO S H ， et al . Spatial-temporal reliability and damage assessment of transmission networks under hurricanes ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 2 ）： 1044 - 1054 .

UNGER J . Analysis of hurricane track forecast accuracy during the 2018 season ［EB/OL］. ［ 2020-04-15 ］. https：//trace.tennessee.edu/cgi/viewcontent.cgi https://trace.tennessee.edu/cgi/viewcontent.cgi

？article= 3312 & context=utk_chanhonoproj .

GU C ， LI Z ， HUANG H ， et al . Energy efficient scheduling of servers with multi-sleep modes for cloud data center ［J/OL］. IEEE Transactions on Cloud Computing ［ 2020-04-15 ］. https：//ieeexplore.ieee.org/document/8356052 https://ieeexplore.ieee.org/document/8356052 .

COLMAN-MEIXNER C ， DEVELDER C ， TORNATORE M ， et al . A survey on resiliency techniques in cloud computing infrastructures and applications ［J］. IEEE Communications Surveys & Tutorials ， 2016 ， 18 （ 3 ）： 2244 - 2281 .

ZHAO T Y ， ZHANG H J ， LIU X C ， et al . Resilient unit commitment for day-ahead market considering probabilistic impacts of hurricanes ［EB/OL］. ［ 2020-04-15 ］. https：//arxiv.org/abs/1911.07599 https://arxiv.org/abs/1911.07599 .

HUANG R P ， QU S J ， GONG Z W ， et al . Data-driven two-stage distributionally robust optimization with risk aversion ［J］. Applied Soft Computing ， 2020 ， 87 ： 105978 .

BRENNAN M J ， MAJUMDAR S J . An examination of model track forecast errors for Hurricane Ike （2008） in the Gulf of Mexico ［J］. Weather and Forecasting ， 2011 ， 26 （ 6 ）： 848 - 867 .

JAWAD M ， QURESHI M B ， KHAN U ， et al . A robust optimization technique for energy cost minimization of cloud data centers ［J/OL］. IEEE Transactions on Cloud Computing ［ 2020-04-15 ］. https：//ieeexplore.ieee.org/document/8526339 https://ieeexplore.ieee.org/document/8526339 .

SOYSAL M . Logs of real parallel workloads from production systems ［EB/OL］. ［ 2020-04-15 ］. https：//www.cse.huji.ac.il/labs/parallel/workload/l_kit_fh2/index.html https://www.cse.huji.ac.il/labs/parallel/workload/l_kit_fh2/index.html .

LI N ， UÇKUN C ， CONSTANTINESCU E M ， et al . Flexible operation of batteries in power system scheduling with renewable energy ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2016 ， 7 （ 2 ）： 685 - 696 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于改进法向约束法的台风灾害下配电网多维韧性提升策略

面向韧性提升的综合能源系统规划与运行调度研究综述

基于专家知识嵌入强化学习的配电系统灾后恢复决策方法