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分散能源系统的两阶段随机大规模优化:以住宅区太阳能光伏、热泵和储能为重点的案例研究。 (英语) Zbl 1386.90188号

概述:波动的可再生能源的扩展导致与气候相关的不确定性对未来分散能源系统的影响越来越大。随机建模技术能够充分考虑不确定性,并为此类系统的投资和运营决策提供支持。在本文中,我们考虑将光伏系统与多级空气-水热泵和储热装置相结合的住宅小区,用于空间供暖和生活热水。我们将季度能源系统的投资和运营问题建模为两阶段随机混合整数线性规划,并对储热单元进行优化。为了使生成的随机大规模程序在计算上保持可行,将问题分解为无导数优化问题。这些子问题在高性能计算系统上并行解决。我们的方法集成在一起,因为它包括三个子系统:通过马尔可夫过程生成所需输入数据的一致集合,转换为能源需求和供应曲线集,以及实际的随机优化。对可扩展性的分析以及与使用拉格朗日松弛和二次曲线束算法的最新双分解方法的比较表明,我们的方法对于所考虑的问题类型具有良好的性能。将季度建模为随机程序的有效收益与由此产生的计算费用进行比较,证明了该方法的正确性。此外,我们的结果表明,当考虑不确定性时,此类系统中的储热单元通常较大,即随机优化有助于避免设置决策不足。此外,我们发现,与空间取暖相比,储水对生活热水更有利。

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