基于ADMM的电-气综合能源系统分布式滚动优化调度策略

本文主要探讨的是电-气综合能源系统的分布式滚动优化调度问题，这是一个结合了燃气轮机与电转气技术的系统，其高效整合和协调运行对于提高能源利用效率和经济效益具有重要意义。当前，传统的电网与天然气网独立运行模式已经无法满足现代能源系统的需求，因为这可能导致调度方案的经济性和稳定性受到影响。 研究热点集中在电-气互联系统的建模、优化算法和规划调度上，特别是大型非线性优化问题的处理，因为电-气系统内部包含众多设备，且存在复杂的约束条件，这使得集中式优化模型面临求解难度大、时间消耗长等问题。ADMM（交替方向乘子方法）作为一种分布式计算和优化的解决方案，因其良好的收敛性和简洁的形式，被广泛应用于此类系统中。例如，文献[9-10]通过ADMM将整体规划分解为电源与电网的子问题，而文献[11]则将电力流和天然气流的协调优化也纳入了ADMM框架。 然而，实际调度中，如负荷预测的不确定性是挑战之一。模型预测控制在综合能源系统调度中得到了应用，旨在通过调整日前预测值来应对随机波动，如文献[12-14]中的动态优化调度策略。文献[15]还考虑了天然气系统优化，提出了电力-天然气综合能源系统的双层优化调度模型。此外，文献[16]提出了一种分阶梯加速惩罚因子的ADMM求解机制，进一步提升了解决复杂模型的能力。 本文创新之处在于提出了一种基于ADMM的电-气综合能源系统分布式滚动优化调度模型。该模型以预测值为基础，通过集中式优化寻求系统运行成本最小化，并利用ADMM将问题分解为分布式任务，滚动优化策略则随着实时预测数据的变化不断调整日前预测值。这种方法旨在实现两个系统的协同运行，提高整体调度的经济性和适应性。 通过实例分析，文章将验证这个新算法的有效性和经济效益，展示如何通过滚动优化和分布式计算策略，有效解决电-气系统中设备众多、约束复杂以及预测信息不确定等问题，从而推动能源系统的高效、灵活和可持续发展。