基于特征点集的分布式能源调度灵活性聚合方法.docx

中国科学:信息科学2025年第55卷第2期:372–387

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《中国科学》杂志社SCIENCECHINAPRESS

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基于特征点集的分布式能源调度灵活性聚合方法

樊鹏阳1,2,3,翟超1,2,3*,何宇俊4,刘沅昆4,张和洪5

1.中国地质大学(武汉)自动化学院,武汉430074

2.复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室,武汉430074

3.地球探测智能化技术教育部工程研究中心,武汉430074

4.清华大学电机工程与应用电子技术系,北京100084

5.福州大学计算机与大数据学院,福州350108

*通信作者.E-mail:zhaichao@

收稿日期:2024–01–19;修回日期:2024–06–11;接受日期:2024–12–10;网络出版日期:2025–01–22中国地质大学(武汉)“地大学者”人才岗位科研启动经费(批准号:2020138)资助项目

摘要随着微电网和虚拟电厂等分布式能源管理方式的变革,大量的分布式能源给电力系统的运营商带来了技术挑战并且增大了管理复杂度.一个可控分布式能源的聚合运行模型,可以方便高效地管理大量的分布式能源.本质上,聚合运行模型的可行域是所有分布式能源的多面体可行域的Minkowski和.然而,两个任意多面体的Minkowski和的计算是一个不确定的多项式时间难题.为了精确地刻画并提高大量分布式能源的聚合灵活性,首先,本文提出一种通用的凸约束空间中的Minkowski和计算方法.采用离散点集的凸包逼近真实约束空间,再使用Minkowski和对离散点集进行叠加,并提出离散点集优化算法,使其尽可能地逼近真实约束空间.这种点集是高维度、抽象的,但却表征了分布式能源的运行特征,我们将其定义为特征点集.然后,提出了一种特征点集的选取规则,能够提高调度灵活性,增加调峰能力并减少Minkowski和的运算复杂度.此外,提出一种简化特征点集的算法并且保证了不损失约束空间.最后,从理论上阐释了特征点集法在电网调度中的合理性.数值仿真结果表明,该方法在提高系统聚合灵活性和计算效率方面具有很大潜力.

关键词分布式能源,特征点集,聚合和分解,Minkowski和,内近似,凸包

1引言

分布式能源(distributedenergyresources,DERs)在现代电力系统中扮演着至关重要的角色.DERs提供了电力系统所需的额外灵活性和可控性,为电网调度带来了极大的便利[1].通过DERs,电力系统的稳定性得到了增强,使得电力供应更为可靠.然而,随着风力发电和光伏发电技术的不断进步,越来越多的DERs将融入到电力系统调度中.这种发展为电力系统注入了更多绿色能源,也带来了管理上

引用格式:樊鹏阳,翟超,何宇俊,等.基于特征点集的分布式能源调度灵活性聚合方法.中国科学:信息科学,2025,55:372–387,doi:10.1360/SSI-2024-0030

FanPY,ZhaiC,HeYJ,etal.Anaggregationmethodforexibilityenhancementindistributedenergyschedulingbasedonfeaturepointsets.SciSinInform,2025,55:372–387,doi:10.1360/SSI-2024-0030

?c2025《中国科学》杂志社

/doi/10.1360/SSI-2024-0030

樊鹏阳等中国科学:信息科学2025年第55卷第2期373

的挑战.如何管理这些异构、参数不同的大规模DERs成为了一个不可忽视的问题.传统电力系统需要适应这种新型能源结构,确保其平稳运行[2].

为了有效管理分布式能源,虚拟电厂凭借其对分布式能源的高灵活性和适应性的优点,成为了一种非常有效的分布式能源管理方式[3,4].虚拟电厂将多个分布式能源资源整合为一个统一的系统,通过智能化的控制和管