本文研究了光伏-儲能-熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）綜合能源系統(tǒng)的協(xié)調優(yōu)化運行，在盡可能保證電熱系統(tǒng)各自信息有效保護隔離的前提下，利用 Benders分解方法將電熱耦合系統(tǒng)模型分解為熱力系統(tǒng)主問題和電力系統(tǒng)子問題，得出各系統(tǒng)設備的最優(yōu)出力分配.
（本文來源：微信公眾號“電工技術學報”）
同時研究了基于 Benders 分解法的系統(tǒng)間交互模式和系統(tǒng)有效保護信息，探討了在隱私保護前提下運用分解協(xié)調優(yōu)化方法求解的可行性。所提出的方法實現(xiàn)了綜合能源系統(tǒng)電熱網(wǎng)在各自信息隱私保護情況下達到全局最優(yōu)。
項目研究背景
綜合能源系統(tǒng)互聯(lián)化的發(fā)展使得存在多個區(qū)域綜合能源系統(tǒng)和大電網(wǎng)相聯(lián)的情況，由于用戶隱私、數(shù)量規(guī)模等原因，不適宜將熱力系統(tǒng)內詳細數(shù)據(jù)上傳到電力系統(tǒng)調控中心。因此，在區(qū)域綜合能源里，電力系統(tǒng)與熱力系統(tǒng)有一定相互關聯(lián)，但又保持各自的獨立性.
在這樣的情況下，兩者之間的信息是無法充分化和透明化交互的，系統(tǒng)信息的隱私保障是必要的。由此，如何對電熱獨立的系統(tǒng)進行優(yōu)化，達到整體的效益最大化，是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。
本文基于 Benders 分解法，在調度中心信息加密化的情況下，在實現(xiàn)各系統(tǒng)優(yōu)化運行的同時，能夠保護綜合能源系統(tǒng)中不同能源網(wǎng)絡或不同設備主體之間的信息隱私，減少信息共享，保護信息安全。
論文方法及創(chuàng)新點
為了實現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)電熱網(wǎng)在各自信息隱私保護情況下達到全局最優(yōu)，論文研究了光伏-儲能-熱電聯(lián)產(chǎn)簡單綜合能源系統(tǒng)的協(xié)調優(yōu)化運行，探討了在隱私保護前提下運用分解協(xié)調優(yōu)化方法求解的可行性，證明了能用分布式求解實現(xiàn)全局最優(yōu)。
為解決電熱隱私保護情況下綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化運行問題，通常用到Benders分解方法， Benders分解方法所要求的協(xié)調只需要一些隱私加密化的信息，能夠將優(yōu)化問題分解，獨立優(yōu)化求解并通過反復迭代達到整體效益的最優(yōu)，如圖1。
圖1 綜合能源網(wǎng)優(yōu)化運行的分解協(xié)調示意圖
首先建立了電熱耦合系統(tǒng)的分解優(yōu)化運行模型；其次，利用Benders分解法對模型進行求解，將模型分解為熱力系統(tǒng)主問題和電力系統(tǒng)子問題，通過兩個系統(tǒng)之間迭代計算，得出各系統(tǒng)設備的最優(yōu)出力分配；再次，研究了基于Benders分解法的系統(tǒng)間交互模式，在盡可能保證主子問題各自信息有效保護隔離的前提下，兩個系統(tǒng)之間只需要交換隱私化后的參數(shù)及Benders約束，最大程度上保護了電/熱系統(tǒng)的信息隱私。
圖2 光伏-儲能-CHP功率流與Benders主子問題變量劃分
利用 Benders 分解法中主問題和子問題各自優(yōu)化的特性，圖3將原 Benders 分解法進行改進，通過加密的方式實現(xiàn)信息隱私化，將子問題中包含的主問題信息保護隔離，主問題中包含的子問題信息保護隔離。
圖3 信息隱私化后的 Benders 分解算法的模型求解原理
在圖3的信息隱私化的迭代交互模式下，基于已建立的電熱耦合模型，綜合對目標函數(shù)和約束條件的分析，總結出電網(wǎng)和熱網(wǎng)各自有效保護信息和共享信息。
同時總結出在這樣形成信息隱私加密化的主、子問題信息交互模式，包括信息的傳遞和返回過程。在交互模式下電力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)必須遵循以下準則：
結論
該研究顯示電熱系統(tǒng)在信息隱私保護的情況下進行各自獨立的優(yōu)化，兩者的迭代信息遵循一定的機制準則，能夠實現(xiàn)總體效益最大化，這是由Benders分解優(yōu)化原理所保證的。
基于Benders分解法，在調度中心信息加密化的情況下，在實現(xiàn)各系統(tǒng)優(yōu)化運行的同時，能夠保護綜合能源系統(tǒng)中不同能源網(wǎng)絡或不同設備主體之間的信息隱私，減少信息共享，保護信息安全。
引用本文
張雨曼, 劉學智, 嚴正, 張沛超. 光伏-儲能-熱電聯(lián)產(chǎn)綜合能源系統(tǒng)分解協(xié)調優(yōu)化運行研究[J]. 電工技術學報, 2020, 35(11): 2372-2386. Zhang Yuman, Liu Xuezhi, Yan Zheng, Zhang Peichao. Decomposition-Coordination Based Optimization for PV-BESS-CHP Integrated Energy Systems. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(11): 2372-2386.
DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.191468
