Optimal pump scheduling in multi-phase distribution networks using Benders decomposition
Optimal pump scheduling in multi-phase distribution networks using Benders decomposition
复制标题
使用 Benders 分解的多相配电网络中的最佳泵调度
DOI：
10.1016/j.epsr.2022.108584
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发表时间：
2022
影响因子：
3.9
通讯作者：
Gatsis, Nikolaos
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ayyagari, Krishna Sandeep;Gatsis, Nikolaos
随着可再生能源在电网中的日益普及，共同优化水和电力分配网络（WDN和PDN）的运行可以提高这两个系统的灵活性。最优水功率流问题（OWPF）制定管理跨WDN和多相PDN的资源利用。非线性WDN水力约束和PDN交流潮流方程使OWPF问题非凸。本文提出了一个凸最优水功率流（C-OWPF）问题，在WDN中采用逐次逼近，在PDN中采用支流松弛。C-OWPF问题是一个混合整数半定规划问题，即使对于小的实例也具有计算上的挑战性。另外，WDN和PDN运营商的隐私考虑激发了以分布式方式解决C-OWPF的需要。本文开发了一种基于Benders分解的C-OWPF求解器，克服了计算复杂性的挑战，并保留了各自运营商的隐私。在IEEE 4总线PDN与3节点WDN耦合和IEEE 123总线PDN与36节点WDN耦合上证明了基于Benders分解的求解器的优点。
With the growing adoption of renewable energy resources in the power grid, co-optimizing the operation of water and power distribution networks (WDNs and PDNs) increases the flexibility of both systems. The optimal water power flow problem (OWPF) is formulated to manage resource utilization across the WDNs and multi-phase PDNs. The nonlinear WDN hydraulic constraints and PDN ac power flow equations render the OWPF problem nonconvex. This paper formulates a convex optimal water power flow (C-OWPF) problem adopting successive approximations in WDNs and branch-flow relaxations in PDNs. The C-OWPF problem is a mixed-integer semidefinite program, which is computationally challenging even for small instances. Additionally, privacy considerations of WDN and PDN operators motivate the need for solving the C-OWPF in a distributed fashion. This paper develops a C-OWPF solver based on Benders decomposition that overcomes computational complexity challenges and preserve the privacy of the respective operators. The merits of the Benders decomposition-based solver are demonstrated on the IEEE 4-bus PDN coupled with a 3-node WDN and the IEEE 123-bus PDN coupled with the 36-node WDN.
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