电力系统日发电计划的模型和算法研究

论文摘要

发电计划是节能优化调度的重要组成部分,在当前建立节约型社会的大背景下,对发电计划进行优化,降低运行成本,具有重要的社会和经济意义。在实际系统中为了兼顾经济性和安全性,发电计划一般分为发电计划编制和电网安全校核两个阶段。基于此,本文对日发电计划编制的模型和算法进行了研究;同时还对电网安全校核的重要组成部分-潮流计算进行了研究,以提高安全校核的计算速度。具体研究内容如下:首先,建立了考虑机组出力调节频繁程度目标的日发电计划编制新模型,并提出了基于启发式规则的多种群遗传算法进行该问题的求解。针对优化模型中总发电费用最低和降低发电设备调节次数的双重目的,采用系统负荷曲线优化分段、机组出力曲线近似合并等措施来分别降低系统负荷的有效时段数和机组的出力调节次数。其中,为保证算法更好的全局寻优性,对系统负荷曲线进行了多次段数不等的划分,从而形成多条有效时段数不等的等值曲线,之后采用遗传算法的多种群方式来协同寻优。对于上述曲线等值过程中产生的不平衡量由指定的细调机组来承担。另外,针对优化模型中的多种约束条件,尤其是机组合同电量和功率平衡这两个交叉约束,提出了完善的个体初始化和可行性调整策略,保证相关约束的满足,使寻优在可行域中进行。以上措施,保证了优化模型的有效求解,使机组出力更加平稳高效。其次,在对电网安全校核的重要组成部分-潮流计算的研究中,基于高压电网中环网和辐射分支并存的特性,提出了复杂电网的逆流分层拓扑搜索法及对应的分层解耦潮流算法。通过拓扑搜索将原电网分解成拥有共同边界节点的主环网和辐射子网2部分,并自动形成辐射子网的支路层次结构。分解后将辐射子网等效为主环网对应边界节点的负荷,而将主环网中边界节点的电压等效为辐射子网的电源电压,然后采用P-Q分解法和前推回代法交替求解主环网与辐射子网,并通过等效负荷和等效电压的交互修正来实现分解协调,从而达到一体化计算的目的。其中,辐射子网的前推回代计算按其支路层次结构分层进行。经过IEEE标准系统和实际系统的仿真计算,验证了本文模型和算法的正确性和有效性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 论文的选题背景和意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 日发电计划的模型
• 1.2.2 日发电计划的算法
• 1.3 本文的主要工作
• 2 遗传算法原理和负荷曲线优化分段方法
• 2.1 引言
• 2.2 遗传算法简介
• 2.2.1 遗传算法的原理
• 2.2.2 遗传算法的流程
• 2.2.3 多种群概念的引入
• 2.3 负荷曲线优化分段方法
• 2.3.1 相近合并原则
• 2.3.2 总方差最小为目标
• 2.3.3 对比分析
• 2.4 本章小结
• 3 日发电计划编制的优化模型及算法
• 3.1 引言
• 3.2 考虑机组出力调节频繁程度的日发电计划优化模型
• 3.2.1 目标函数
• 3.2.2 约束条件
• 3.3 日发电计划的求解算法
• 3.3.1 遗传算法的实现
• 3.3.2 个体可行性调整策略
• 3.3.3 曲线合并及补差安排
• 3.3.4 算法的总体流程图
• 3.4 算例分析
• 3.4.1 IEEE30 节点系统
• 3.4.2 IEEE118 节点系统
• 3.5 本章小结
• 4 日发电计划校核的潮流算法
• 4.1 引言
• 4.2 逆流分层拓扑搜索法
• 4.3 分层解耦潮流算法
• 4.4 算例分析
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 本文的主要结论
• 5.2 有待于进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目及个人奖励情况
• C. 日发电计划编制的算例数据