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文章解读与仿真程序复现思路——电网技术EI\CSCD\北大核心《基于两阶段鲁棒的多综合能源微网-共享储能电站协同优化运行策略》

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多综合能源微网(integrated energy microgrids,IEM)配置共享储能电站(shared energy storage plant,SES)能显著提升系统能源利用率以及储能利用效率。然而,系统在实际运行中面临着主体协同管理、新能源出力随机性、多能负荷功率不确定性以及各个主体隐私保护等诸多挑战。针对上述问题,该文提出基于两阶段鲁棒的多综合能源微网-共享储能电站协同优化运行策略。首先,构建min-max-min两阶段鲁棒优化模型,第一阶段决策各IEM与SES电能交互量,第二阶段决策最恶劣情况下各IEM内调度计划,针对第二阶段含有“0-1”整数变量无法用KKT条件转对偶求解的问题,据此提出重构与分解(Reconstruction and Decomposition, RD)—列和约束生成(Column Constraint Generation, C&CG)算法的求解方法。其次基于纳什谈判理论,建立多IEM-SES系统运行效益最大化问题和电能交易支付最大化问题。最后,为保护各IEM隐私采用交替方向乘子法对两个问题进行分布式求解。通过仿真验证,所提策略兼顾了系统的鲁棒性和经济性,有效的保护了各主体的隐私性。 

要复现论文中的仿真实验,我们需要遵循以下步骤,并将其转化为程序语言的伪代码表示:

仿真复现思路:

  1. 初始化参数:根据论文中提供的系统参数,包括IEM和SES的设备模型、负荷需求、新能源出力预测、电价策略等,初始化系统模型。

  2. 构建模型

    • 定义第一阶段的优化模型,确定各IEM与SES之间的电能交互量。
    • 定义第二阶段的优化模型,在最坏情况下确定各IEM的调度计划。
  3. 算法实现

    • 实现RD-CCG算法来解决第二阶段的优化问题。
    • 实现基于纳什谈判的合作运行模型。
  4. 求解优化问题

    • 使用ADMM算法求解子问题1(系统效益最大化问题)。
    • 使用ADMM算法求解子问题2(交易电价最大化问题)。
  5. 迭代求解:通过迭代求解,直到满足收敛条件。

  6. 结果分析:分析优化结果,包括电能交互量、交易电价、运行成本等,并与论文中的仿真结果进行对比。

程序语言伪代码:

# 步骤1: 初始化系统参数
IEM_parameters = {...}  # IEM的设备模型、负荷需求等
SES_parameters = {...}  # SES的设备模型等
load_forecast = {...}   # 负荷预测数据
renewable_output_forecast = {...}  # 新能源出力预测数据
tariff_policy = {...}  # 电价策略

# 步骤2: 构建优化模型
def build_optimization_model(IEM_parameters, SES_parameters, ...):
    # 定义第一阶段模型
    # 定义第二阶段模型
    pass

# 步骤3: 实现算法
def RD_CCG_algorithm(...):
    # 实现RD-CCG算法
    pass

def Nash_negotiation_model(...):
    # 基于纳什谈判的合作运行模型
    pass

# 步骤4: 使用ADMM算法求解子问题
def ADMM_solver(subproblem, ...):
    # 实现ADMM算法求解
    pass

# 步骤5: 迭代求解
def iterative_solution(...):
    while not convergence_condition_met(...):
        # 迭代求解优化问题
        pass
    return optimal_solution

# 步骤6: 结果分析
def analyze_results(optimal_solution, ...):
    # 分析电能交互量、交易电价、运行成本等
    pass

# 主程序
if __name__ == "__main__":
    optimization_model = build_optimization_model(...)
    optimal_solution = iterative_solution(...)
    analyze_results(optimal_solution)

请注意,上述伪代码仅为程序逻辑的高层次描述,并不包含具体的数学模型和算法实现细节。实际编程时,需要根据论文中提供的数学公式和算法步骤,使用适当的编程语言(如Python、MATLAB等)和优化工具箱(如CPLEX、MOSEK、YALMIP等)来实现具体的功能。此外,还需要根据实际的仿真平台和环境进行相应的调整。

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