克日，，，，，，优德官网 群体智能中心、香港中文大学（深圳）理工学院的吴辰晔教授团队在IEEE电力系统汇刊《IEEE Transactions on Power Systems 》上揭晓题为“Bridging Chance-constrained and Robust Optimization in an Emission-aware Economic Dispatch with Energy Storage”的文章。。。。。。。。

下载链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9508851

研究配景

由于全球变暖正在加剧，，，，，，天下各国都在接纳紧迫且有用的碳减排政策，，，，，，例如碳税、碳生意制度等。。。。。。。。理论上，，，，，，这些政策可以镌汰对碳麋集型能源的依赖，，，，，，勉励可再生能源（清洁能源，，，，，，例如太阳能和风能）发电，，，，，，从而降低对情形的负面影响。。。。。。。。但在实践中，，，，，，碳减排政策可能会提高区域电价，，，，，，造效果率低下、分派不公正等经济问题。。。。。。。。因此，，，，，，它们并未获得普遍实验。。。。。。。。

支持碳减排政策实验的一项有希望的步伐是在电网中加入更多的储能系统。。。。。。。。此类系统为电网提供名贵的无邪性，，，，，，降低了整体电网的发电平均价钱，，，，，，从而可以减轻与碳税相关的负面经济影响。。。。。。。。别的，，，，，，随着装置储能系统的本钱一直下降，，，，，，这项步伐可以逐渐落实。。。。。。。。别的，，，，，，储能系统可以进一步缓解可再生能源发电比例提高带来的不确定性和间歇性所导致的供需失衡，，，，，，这是电力系统运行中的基本问题。。。。。。。。

研究内容

本文探讨了针对具有储能系统的电力系统中的思量碳排放的经济调理问题（ED），，，，，，问题简直定性数学模子如图1所示。。。。。。。。其中要害的挑战是应对可再生能源发电带来的不确定性。。。。。。。。为了应对这一挑战，，，，，，我们接纳了两个不确定性优化问题的框架，，，，，，即时机约束 (CC) 要领和鲁棒优化 (RO) 要领。。。。。。。。

图1 思量碳排放简直定性经济调理问题---确定性数学模子

与直接接纳经典CC和RO框架来处置惩罚可再生能源负荷展望中的不确定性相反，，，，，，我们推导出简化模子（如图2所示，，，，，，以CC为例)，，，，，，使用储能系统调控新能源着力的不确定性。。。。。。。。简化模子将问题剖析成一个确定性优化问题和一系列不确定性约束，，，，，，从而降低了两种框架的重大性，，，，，，大大镌汰了盘算时间。。。。。。。。另外，，，，，，通过研究鲁棒性和总体性能之间的权衡，，，，，，我们比照了RO与CC两者的之间差别，，，，，，并且探讨了这两个框架各自的优弱点，，，，，，以及之间保存的联系。。。。。。。。

图2 简化后的时机约束数学模子

更进一步的，，，，，，我们将这两个框架与一个新颖的漫衍鲁棒优化框架（DRO）联系起来，，，，，，该框架较好地团结了RO与CC的优点，，，，，，并解决了RO和CO保存的一些问题。。。。。。。。详细而言，，，，，，DRO的焦点头脑借鉴了CC中的时机约束（清静裕度）的看法，，，，，，允许RO原本绝对守旧的约束有一定的概率可以被违反(如图3所示)。。。。。。。。DRO不但自力于漫衍假设，，，，，，并且也可以包管了一定的鲁棒性。。。。。。。。

图3 漫衍鲁棒优化数学模子

我们基于6-bus模子（如图4所示）和 IEEE-118-bus模子举行了仿真研究，，，，，，从而展收德官网发明。。。。。。。。并且，，，，，，我们使用了基于场景天生的随机优化框架（SO）以及确定性框架（clairvoyant）作为CC、RO以及DRO的比照。。。。。。。。

图4  6-bus系统网络结构

图5通过调解CC与RO中的参数，，，，，，展示了6-bus系统下性能与鲁棒性的权衡；；；；；另一方面，，，，，，我们视察到CC的性能高度依赖于假设中的展望误差漫衍，，，，，，由于高斯漫衍和拉普拉斯漫衍爆发完全差别的效果；；；；；相比之下，，，，，，DRO关于差别的漫衍假设依然坚持鲁棒。。。。。。。。因此，，，，，，当我们缺乏有关展望误差漫衍的详细信息时，，，，，，决议选择 CC 或 DRO 作为优化框架需要在鲁棒性和性能之间举行权衡；；；；；若是知道漫衍的先验知识，，，，，，那么 CC 将是更好的选择。。。。。。。。图6提供了在IEEE 118-bus系统中使用差别优化要领的等效参数选择。。。。。。。。图7较量了这三种不确定性优化框架关于差别系统的盘算时间，，，，，，可以看出CC与DRO将远小于SO的盘算时间。。。。。。。。

图5 性能与鲁棒性之间的权衡 （6-bus）

图6 DRO与CC的等价参数选择（IEEE-118-bus）

图7 三种不确定性优化框架的盘算时间较量

另一方面，，，，，，我们基于IEEE-118-bus系统研究了储能系统的经济价值。。。。。。。。图8 显示了储能系统容量与总本钱之间的关系，，，，，，这个算例中也将储能系统的装机用度纳入思量的规模，，，，，，以便更好地模拟现实场景。。。。。。。。图中的相对本钱指的是相关于没有碳税和贮存情形的总本钱增添的本钱，，，，，，当存储容量为零时，，，，，，它直接代表了碳税带来的本钱上升。。。。。。。。随着存储容量的增添，，，，，，最初相对本钱降低，，，，，，之后随着装机本钱的增添而增添。。。。。。。。由曲线的拐点可以看出，，，，，，该系统的合理存储容量靠近18MWh。。。。。。。。

图8 储能系统在减轻碳税带来的特殊本钱方面的作用

主要孝顺

这篇文章的主要孝顺可以总结如下：

1.   有用的框架设计:我们使用预防控制的看法简化了经典的时机约束和鲁棒优化框架，，，，，，其中漫衍式存储系统用于吸收可再生能源展望误差带来的能源供求失配。。。。。。。。该公式可以剖析为具有时机约束/鲁棒优化约束简直定性线性妄想模子，，，，，，可以有用镌汰盘算时间。。。。。。。。

2.   时机约束优化与鲁棒优化的联络: 我们提出了一个团结了两个框架特征的通用框架，，，，，，即漫衍鲁棒优化。。。。。。。。与时机约束优化高度依赖不确定变量的漫衍假设相反，，，，，，鲁棒优化框架自力于漫衍信息。。。。。。。。别的，，，，，，漫衍鲁棒优化团结了时机约束优化的无邪性，，，，，，可以改善鲁棒优化过于守旧的弱点。。。。。。。。

现实的实验指南: 优德官网事情提出了怎样在种种先验知识水平（例如，，，，，，误差漫衍和不确定性集）下为不确定性经济调理问题选择详细优化框架、优化参数的战略。。。。。。。。详细来说，，，，，，我们通过研究性能和鲁棒性之间的权衡，，，，，，提出了跨差别要领选择参数以实现统一水平性能的等效性。。。。。。。。

作者简介

本文通讯作者为香港中文大学（深圳）助理教授、优德官网 群体智能中心副研究员吴辰晔，，，，，，第一作者为清华大学博士生顾楠。。。。。。。。

吴辰晔，，，，，，香港中文大学（深圳）理工学院助理教授，，，，，，校长青年学者，，，，，，优德官网群体智能中心副研究员。。。。。。。。吴教授划分于2009年，，，，，，2013年在清华大学电子工程系、清华大学交织信息研究院获得学士学位与博士学位（师从图灵奖得主姚期智院士）。。。。。。。。吴教授主要从事电力市场设计、电网清静及危害评估、电力系统控制等研究，，，，，，特殊专注于新型电力市场商业模式设计、电力市场中市场力剖析、人工智能与数据驱下手艺在电力系统控制与优化的研究。。。。。。。。现在，，，，，，吴教授已揭晓高水平期刊/国际顶级聚会论文（如IEEE Transactions on Power Systems, IEEE Transactions on Smart Grid, IEEE Transactions on Sustainable Energy, ACM e-Energy等）70余篇，，，，，，是中国工业与应用数学学会金融科技与算法专委会委员，，，，，，中国盘算机学会盘算经济专业组执行委员，，，，，，自2022年2月起担当IEEE系统科学汇刊（IEEE Systems Journal）编委（Editorial Board Member, Associate Editor），，，，，，2022年IEEE智能电网通讯聚会（IEEE SmartGridComm）数据与盘算分会配合主席，，，，，，2022年ACM未来能源大会（ACM e-Energy）数字聚会配合主席，，，，，，先后三次获得能源领域旗舰聚会的最佳论文奖（包括2012年IEEE SmartGridComm最佳论文奖，，，，，，2013年和2020年IEEE PES General Meeting最佳论文奖）。。。。。。。。

顾楠是清华大学交织信息研究院的博士生，，，，，，师从吴辰晔教授。。。。。。。。本科结业于清华大学电机工程与应用电子手艺系，，，，，，获得电气工程及其自动化学士学位。。。。。。。。2019年被评为清华大学优良结业生。。。。。。。。她的主要研究偏向包括电力系统中的市场设计和优化控制问题。。。。。。。。

期刊先容

IEEE Transactions on Power Systems 的规模涵盖一样平常工业、商业、公共和家庭消耗的发电、输电和配电系统的教育、剖析、运营、妄想和经济学，，，，，，包括与多能源载体的交互。。。。。。。。从系统的角度来看，，，，，，该生意的重点是电力系统，，，，，，而不是系统的组件。。。。。。。。它在其规模内有五个要害领域，，，，，，每个领域内有几个手艺主题。。。。。。。。这些领域是：(1) 电力工程教育，，，，，，(2) 电力系统剖析、盘算和经济学，，，，，，(3) 电力系统动态性能，，，，，，(4) 电力系统运行，，，，，，以及 (5) 电力系统妄想和实验。。。。。。。。IEEE Transactions on Power Systems 的 2021-2022 年影响因子为 6.663。。。。。。。。