考虑两阶段电转气的区域综合能源系统优化调度

针对区域综合能源系统的弃风弃光问题和经济成本最优问题,提出一种考虑电转气（P2G）两阶段模型的区域综合能源系统优化调度方法.首先,以电-气-热-储-氢耦合的区域综合能源系统作为研究对象,建立系统各设备模型及P2G两环节模型;接着,在相关功率约束条件下建立系统优化调度模型;在此基础上,引入激励型电力需求侧响应,采用混合整数规划YALMIP函数对其优化,得到优化后负荷曲线,通过改变可转移负荷的用电时间以提升系统的经济性;再次,以日运行成本最小为优化目标,使用混合整数线性规划方法求解优化调度方案,并计算相应的成本;最后,结合某一地区的历史数据,利用本文所提出的优化调度方法求解电-气-热-储-氢耦合区域综合能源系统的优化调度结果,并开展不同季节、是否含P2G环节、是否考虑需求侧响应影响因素下的技术经济分析,验证了该方法的合理性和有效性.研究结果表明：考虑两阶段P2G环节后,冬、夏季系统弃风弃光量均大幅减少,经济成本分别减少32.62%和61.64%;考虑需求侧响应后,冬季系统经济成本减少比例进一步提升至33.69%.     

计及需求侧的风-光-氢多能互补微电网优化配置

针对多能互补微电网经济成本最优问题,提出一种计及需求侧响应的风-光-氢多能互补微电网优化配置方法.首先,在相关功率约束和控制原则下制定运行控制策略;接着,为最大化直接消纳风光发电,引入激励型需求侧响应,利用混合整数规划优化负荷曲线;进而,建立考虑需求侧响应的优化配置模型,基于等年值成本最小的优化目标,综合考虑系统的必要...     

电-氢孤岛直流微电网的分层能量管理

为了实现电-氢混合储能微电网的控制与运行,提出一种该类孤岛直流微电网的全天候能量管理方法,在满足负载需求功率、控制母线电压的基础上,将微网多余电能向化学能及氢能转化,且将储存的能量通过燃料电池及蓄电池适时运用于微网功率缺额的情况;通过对各电源、负载设备DC/DC变换器控制以及管理层的协调控制,实现了该系统的能量管理;基于MATLAB/Simulink软件平台,验证了该文能量管理方法的有效性.研究结果表明:电-氢微电网在运行过程中母线电压波动幅度小于0.33%,远小于5.00%的运行要求;锂电池等效荷电状态及储氢罐等效荷电状态初末值变化幅度分别为4.0%和0.2%,储能系统运行稳定;该能量管理方法能够在保持电-氢系统稳定运行的前提下,无需外界提供额外能量即可确保该系统的全天候正常运行.     

多式联运网络中的托盘共用调度方法

为解决多式联运网络中的托盘共用调度决策难题,采用非线性规划、混合整数规划和改进粒子群算法（particle swarm optimization,PSO）等方法优化了托盘共用系统,研究了在管理者可以选择水路、公路和铁路3种运输模式运输托盘时,管理者应采取的调度方法. 首先分析了多式联运网络中的托盘共用调度流程;其次构建了多式联运网络中的托盘共用调度混合整数非线性规划模型,模型中考虑了转运时间、转运成本、作业批量、托盘毁坏率、时间约束等因素;然后设计了带惯性因子的粒子群算法 （PSO with inertia weigh,IPSO） 和带压缩因子的粒子群算法 （PSO with constriction factor,CPSO）;最后通过实验分析验证了模型和算法的有效性. 研究结果表明:较单一的公路运输,采用多式联运网络中的托盘共用调度模型总成本降低了69.1%;与CPSO相比,IPSO得到的调度总成本降低了1.82%;客户的期望满足时间越宽松时,采用多式联运的方式调度托盘越能节约调度成本;多式联运所耗费的转运时间和转运成本直接影响托盘共用调度决策.      

考虑船舶封存与压港的电煤船舶调度优化模型

针对中国电煤水运系统的实际特点, 综合考虑了船舶封存与港口拥堵(压港)因素, 建立了混合整数规划优化模型, 对电煤船舶调度方案进行优化; 基于运输需求的硬时间窗、卸货港船舶排队等待时间与水路-铁路运输协同三因素之间的互动关系, 以运输系统总成本最小为目标, 协同优化水、铁电煤运输的货运分担率、水路运输任务指派和相应的船舶调度与封存/启用方案; 基于改进列生成算法, 提出了一种可精确求解实际规模电煤船舶调度问题的列生成算法, 利用Gurobi求解列生成的主模型, 使用动态规划标号法求解列生成的子模型; 利用中国南部某火力发电集团的实际数据, 对提出的算法进行了算例分析。计算结果表明: 在中等规模的算例中, 使用提出的改进算法获得最优解仅需73.61 s, 相比于使用基于运输任务运量排序的启发式求解方法(PHA), 求解效率提高了18.1%;在较大规模的算例中, 使用提出算法的计算时间仅为222.02 s, 同比PHA, 计算效率提高了19.1%;通过求解一个实际的调度问题可以发现, 利用提出的优化模型和算法能有效缩短船舶在卸货港的等待时长与船舶处于启用状态的时长, 使运输总成本下降17.13%, 实现了电煤稳定运输, 提升了企业运营效率, 降低了运营成本。      

电-氢多能互补型微电网的VSG平衡电流控制方法

多能互补型微电网将具有互补性的多种能源集中于同一并网系统,可有效提高微电网的能源利用效率及供电可靠性. 虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）技术,实现分布式电源的友好并网. 然而,在非理想运行情况下,当电网电压出现不平衡时,传统的VSG控制不具备抑制负序电流的能力,将导致微电网三相并网电流不平衡,因此提出一种基于电-氢多能互补型微电网的VSG平衡电流控制方法. 本文搭建了包含光伏及储能系统的电能系统模型,和包含电解槽-氢储能-燃料电池系统的氢能系统模型;分析了VSG的基本原理,通过VSG并网小信号模型的分析,对控制参数进行了设计,提高了系统的稳定裕度;定量分析了不平衡电流的产生原因,通过改进dq坐标系下电流指令计算方法,抑制了负序电流,保证电-氢多能互补型微电网的电能质量. 最后仿真验证了多能互补微电网能量管理策略的有效性,仿真结果证明VSG平衡电流控制方法能在电压不平衡情况下实现并网电流三相平衡,最终将冲击电流由52 A抑制至27 A,并显著减小了功率波动.      

面向系统级能耗优化的无线实时网络系统任务调度机制

传统的能耗优化方法通常利用CPU的DVFS协议以及射频通信休眠调度来减少耗能。却很少有工作在对系统任务负载的调度和运行模式分配的同时考虑计算/通信两个子系统对能耗的综合优化。此外,传统的能耗优化机制通常只考虑系统的总能耗最优,而忽略了系统中个别节点能源耗尽对网络连通性所产生的影响。提出一种以系统寿命最大化为目标的任务调度和工作模式分配机制。该机制根据任务的实时性约束条件和节点的剩余能量调度任务,通过控制DVFS协议给子任务设定工作频率,同时利用射频休眠调度来实现系统能耗和寿命的折中平衡。仿真实验的结果表明,任务调度与分配算法在无线嵌入式网络系统的能耗和寿命表现上优于传统的方法。     

模块化自动驾驶穿梭公交服务频率优化及时刻表设计

本文针对基于模块化自动驾驶车的穿梭公交系统,研究其在过饱和状态下的服务频率、编组方案和车队规模的联合优化问题。首先,利用连续近似建模方法,构造了以系统总成本（包含乘客等待时间、车辆购置和运营成本）最小为目标的数学优化模型;其次,通过最优条件分析得到了最优服务频率和编组方案的解析解,并进一步得到最优车队规模;然后,利用离散化方法将以上最优解转化为具体的时刻表和满足整数约束的车辆编组方案;最后,通过数值实验和灵敏度分析,对模型和求解方法的有效性进行验证。实验结果表明所建立的连续近似优化模型具有较高的求解精度,与离散后的模型结果相比,系统总成本误差不超过3.24%。实验结果也揭示了不同离散方法的优劣与适用情况。与传统公交（固定车辆尺寸）对比表明模块化自动驾驶穿梭公交的系统总成本更低,且在低需求水平下优势更明显。     

基于两阶段算法的运行图与天窗协同优化

列车运行图铺画与天窗设置存在相互影响,相互制约的耦合关系,为了达到优化列车运行图结构,合理配置铁路运力资源的目的,在分析天窗与列车运行动态影响关系的基础上,以天窗设置对列车运行线铺画影响最小为目标,建立了列车运行图与天窗协同优化的混合整数规划模型.考虑问题复杂性,设计了包含初步优化和综合优化的两阶段求解算法.初步优化阶段采用基于专家经验的启发式算法得到列车运行图的大体框架,综合优化阶段利用禁忌搜索算法获取全局最优解.最后以宝成线(阳平关—成都)为例进行有效性验算.结果表明,相较于人机交互编制所得运行图,优化得出的运行图中所有客货列车在途经车站的总停留时间降低了6.19%,共减少1 355 min,其中旅客列车和货物列车在站停留时间分别降低了3.08%和7.40%,减少总时间分别为189 min和1 166 min.     

基于双层规划的氢能重卡车队替换研究

重型卡车(重卡)氢能替换是达成道路交通双碳目标的重要途径。政府如何制定合理政策促进企业加速氢能置换，以及企业如何选择最优氢能车队替换策略是两个亟需解决的问题。为此，本文综合考虑降碳目标、企业成本、政府政策等因素，将政府设为上层决策者，以最小化碳排放量为目标；将企业设为下层决策者，以最小化车队总成本为目标，建立混合整数双层规划模型。并以某一运输企业为例，构建规划期为5年，车队规模为50辆的算例，使用列和约束生成算法及Gurobi求解器进行计算，求解出算例的政府最优年度碳排放上限及企业车队最优替换策略。同时，对排放税、排放补贴、购置补贴等参数进行敏感性分析，结果表明，排放税存在最小阈值，是否达到该阈值是影响企业决定是否换车的主要因素，在此基础上设置排放补贴可进一步促进企业增加换车数量。此外，根据不同政府预算适当调整购置补贴力度可增加企业换车比例。     

主动配电网的两阶段优化调度模型

为了减小可再生能源和负荷的功率预测误差对主动配电网调度策略的影响,解决DG(distributed generation)在配电网中的过压问题,提出了包括日前经济优化和日内滚动修正两阶段优化调度方法,以配电网运行成本最低为目标函数,建立了日前优化调度模型;引入DG的有功功率削减量和无功功率作为松弛变量,以配电网的调度成本和网络损耗最小为目标函数,建立了日内滚动优化模型.将本文模型应用于IEEE34节点配电网进行实例分析,结果表明:用本文模型优化后的调度策略使配电网运行成本减少了3.27%,网络损耗降低了0.22%,越限的母线电压恢复到正常范围内.      

含EVs的交直流混合微电网两阶段鲁棒调度优化

随着电动汽车(electric?vehicles,EVs)技术的快速发展,EVs数量激增,将其接入微电网中参与充放电调度成为了降低大规模EVs对电网负面影响的有效途径.?为此,将EVs接入交直流混合微电网的直流侧,考虑EVs的源荷双重特性,针对微电网系统中微源出力及负荷的不确定性,搭建了计及EVs充放电的交直流混合微电...     

考虑海上意外时间和合作协议的班轮运输船期设计鲁棒优化

针对考虑海上意外时间的集装箱班轮运输船期设计问题，依据海上意外时间经验数据，设 置航行缓冲时间比例系数。运用连续最优控制原理，求解各航段船舶航行时间细分区间上燃油 消耗最小的优化航速。结合多时间窗、多起讫时刻和多挂靠港口装卸效率合作协议，以班轮运输 服务总成本最小为目标，构建班轮运输船期设计非线性混合整数规划鲁棒优化模型，设计分段离 散化线性逼近算法求解模型。以AWE1(远东-美东1)航线为例，运用100个场景的数值进行模拟 验证。结果显示：与不考虑海上意外时间或无合作协议相比，考虑海上意外时间和合作协议的班 轮运输船期设计分别降低班轮运输服务总成本14.65%和3.54%。研究表明，在恶劣天气和海况 对船舶航行影响较大的航线上或季节里，基于合作协议，设计考虑航行意外时间的鲁棒性船期， 可实现船公司、港口和客户三方共赢。     

基于动态规划的混合动力有轨电车能量管理方法

针对传统动态规划算法在燃料电池混合动力系统能量分配中存在的误差累积问题,以及为进一步提高燃料电池混合动力有轨电车的耐久性和燃料经济性,提出了一种基于改进动态规划算法的燃料电池混合动力有轨电车能量管理方法;改进动态规划算法在传统动态规划的基础上调整了状态转移方程,通过只对系统状态量进行离散从而避免计算过程中的插值计算导致的误差累积;同时将系统等效氢耗、动力电池充电状态(SOC)约束和燃料电池加、减载带来的耐久性问题作为优化目标构成加权惩罚函数,使系统在获得良好燃料经济性的同时兼顾耐久性;将所提管理方法与功率跟随和传统动态规划进行对比分析.研究结果表明:所提方法相较于功率跟随方法,使末态SOC值降低了13.3%,燃料经济性提高了78%;相较于基于传统动态规划算法的能量管理方法,使燃料经济性提高了3.5%,且SOC变化范围和燃料电池变载情况均具有显著改善.     

排放控制区下集装箱班轮航线路径规划与航速调度集成决策

针对排放控制区和“限硫令”实施下，控制区内外燃油价格的巨大差异，对船舶进出港射角 选择、航段航速优化，挂港顺序确定的影响，综合考虑船舶进出港射角与控制区内外航距组合的 关联关系，控制区内外航距、航速在燃油价格差异下的悖反关系，船舶耗油费用和耗时费用的平 衡关系，港口间船舶运行费用组合与航线挂港次序的作用关系，以及这些关系相互影响，相互作 用，相互耦合对船舶运营成本的影响，提出集装箱班轮航线路径规划与航速调度集成决策问题。 以航次运营成本最小为目标，运用斜边非限定变异三角函数几何方法和混合整数非线性规划建 模方法，构建该问题的两阶段集成决策模型，并利用遗传算法对结果进行优化。最后，通过案例 对比与趋势分析，验证了模型的实用性和优越性。     

基于动态规划算法的增程式电动汽车能量管理策略优化

提出了一种动态规划改进算法, 根据约束条件确定未来可达状态序列, 通过计算离散状态点间的转移代价, 在保证求解精度的同时, 降低了离线优化计算量; 利用改进动态规划算法设计了增程式电动汽车能量管理策略, 根据能量管理优化问题特点, 建立了动力系统模型和适用于全局优化求解的系统状态方程, 并确定了以动力电池荷电状态为系统状态量和增程器发电功率为系统控制量; 在迭代计算过程中, 将发动机燃油费用和动力电池电能费用之和作为目标函数, 构建了基于北京主干道不同行驶里程仿真工况, 得到了驱动电机需求功率最优分配结果; 提取了增程器启停状态与动力电池荷电状态和驱动电机需求功率二者之间的控制规则, 利用最小二乘法对增程器功率分流比与驱动电机需求功率的分布规律进行拟合, 建立了基于优化规则的能量管理策略。仿真结果表明: 对于行驶里程为100km的仿真工况, 动态规划改进算法计算时间为7 239s, 与经典动态规划算法相比计算效率提高了78.2%;基于优化规则的能量管理策略能够获得类似动态规划改进算法的控制效果, 2种控制策略的动力电池荷电状态误差小于2.5%;相比实车电能消耗-电能维持型控制策略, 基于优化规则的控制策略能够使整车经济性提高5.4%, 使燃油经济性提高7.9%。      

Economic Dispatch of Islanded Microgrid Considering a Cooperative Strategy Between Diesel Generator and Battery Energy Storage System

For the impact of intermittent resources’ high penetration on the economic dispatch of islanded microgrid, a new economic dispatch method is presented to minimize the overall generating cost for islanded microgrid, considering a cooperative strategy between diesel generator (hereinafter referred to as DE) and battery energy storage system (BESS). The optimum economic operation range of DE and the optimal set-point between DE and BESS are presented in the cooperative dispatch strategy, in which BESS is used fully to enable DE in a lower cost and higher efficient way. The results are analyzed under various operation conditions and also prove the validity of the proposed method.     

不定期船连续航次燃油补给与航速优化集成调度模型

针对当下国际船用燃油价格高企,不同港口燃油价格严重分化对不定期船航次燃油补给港选择,燃油补给量确定,航次船速优化的影响,不同燃油价格对加油量与载货量的悖反效应,不同航速受燃油价格影响对耗时成本与耗油费用的平衡效用,当前航次决策对后续航次的影响,以及这些影响关系的复杂性,提出不定期船连续航次燃油补给与航速优化集成调度问题.以连续多航次利润最大为目标,运用多重嵌套期望平均值处理技术与混合整数非线性规划建模方法,构建该问题的集成调度模型.最后,通过实际案例应用与对比分析,验证本文模型的实用性和优越性.