電力市場運營商每天都在努力確保以最低的價格提供足夠的電力。電網(wǎng)運營商必須不斷確保電源實時滿足需求?，F(xiàn)在，有一種方法可以提供更及時，更準(zhǔn)確的信息，以便在日后的時間范圍內(nèi)做出決策。西北太平洋國家實驗室(PNNL)與中洲獨立系統(tǒng)運營商(MISO)合作開發(fā)了一種新的計算工具，該公司運營著全球最大的電力批發(fā)市場之一。Gurobi Optimization，GE Grid Solutions，佛羅里達大學(xué)和Cognitive Analytics也是該項目的合作伙伴。該項目最初由美國能源部(DOE'

當(dāng)幾乎所有的電力都來自少量的大型集中式發(fā)電廠時，計劃和安排日間提前供電是一個更簡單的過程。情況不再如此。分布式和間歇性能源，例如太陽能，風(fēng)能，聯(lián)合循環(huán)，儲能和可控負荷，極大地增加了資源計劃和調(diào)度的復(fù)雜性，以使電力供應(yīng)與預(yù)期需求保持一致。但是，對于日間操作，必須在其中進行這些計算和決策的時間窗口仍然非常壓縮。

通常，管理批發(fā)市場的區(qū)域獨立系統(tǒng)運營商只有兩到三個小時才能在日間市場中結(jié)算投標(biāo)和報價。這包括大約30分鐘的時間，以找到滿足所有發(fā)電機的限制和條件的最低供電成本。它還包括運行復(fù)雜的可行性測試，以確保正常電力系統(tǒng)運行期間充足的供電和可靠的運行，以及可能發(fā)生的數(shù)千種意外情況。

該過程在行業(yè)中被稱為“安全約束單位承諾”(SCUC)，自1970年代以來一直是持續(xù)的技術(shù)挑戰(zhàn)和活躍的研究領(lǐng)域。這些計算和決策的準(zhǔn)確性和及時性直接影響每個人的電網(wǎng)可靠性。但是使用稱為“混合整數(shù)編程”的技術(shù)解決的數(shù)學(xué)問題非常大且困難，而且時間緊迫的限制通常超出了當(dāng)前技術(shù)的能力。所有這些限制使SCUC計算成為當(dāng)今電力行業(yè)面臨的最嚴峻的計算挑戰(zhàn)之一。

快速結(jié)果

由PNNL領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊通過采用新方法解決了這些挑戰(zhàn)。這是一個稱為HIPPO的高級核心優(yōu)化過程，它是高性能電力網(wǎng)優(yōu)化的縮寫。HIPPO是一種計算引擎，其速度明顯快于行業(yè)中用于執(zhí)行復(fù)雜SCUC計算的當(dāng)前求解器。

數(shù)十年來，電網(wǎng)運營商一直將SCUC作為單個優(yōu)化過程來解決。但是HIPPO使用高級優(yōu)化理論，高性能計算集群和機器學(xué)習(xí)技術(shù)。HIPPO同時啟動多種算法-每種算法并行工作，但是以可能提供潛在最佳SCUC解決方案的不同方式搜索優(yōu)化解決方案。

這些算法可以在多個工作站上或高性能計算環(huán)境中運行，它們還可以相互通信并利用它們在執(zhí)行過程中所學(xué)到的知識。結(jié)果是為電網(wǎng)運營商提供了更及時，更準(zhǔn)確的決策支持，他們致力于在較大的地理或控制區(qū)域內(nèi)平衡電力供需并優(yōu)化能源利用。