电力系统优化调度研究

毕业设计说明书中文摘要

刘杰：电力市场下电力系统优化调度研究毕业设计说明书外文摘要

刘杰：电力市场下电力系统优化调度研究

目录

1 引言 (4)

1.1课题研究的目的与意义 (4)

1.2电力系统的现状 (5)

2 电力系统油画调度算法 (5)

2.1优化算法 (5)

2.2优化调度遗传算法 (7)

2.3优化调度动态规划法 (11)

3 电力系统优化调度 (12)

3.1水电厂优化调度思路 (12)

3.2水电厂优化调度建模 (12)

3.3水电厂优化调度运行 (15)

3.3.1优化调度检修优化 (17)

3.3.2最小风险度模型 (18)

4优化结果比较 (19)

4.1计算结果分析比较 (19)

4.2两种算法比较 (21)

5结论与展望。 (23)

5.1结论 (23)

5.2展望 (23)

参考文献 (23)

致谢 (23)

刘杰：电力系统优化调度研究

电力系统优化调度研究

1 引言

1.1课题研究的目的与意义

电力工业的根本任务是以安全为中心，在充分合理地利用能源和运行设备能力的条件下，保证安全经济发、供电，以满足国民经济各部门的电能需求。电力系统供应着现代化社会生产和生活的大部分能量，相应地，也消耗着大量的一次能源——煤、石油等。对于电力这样重要的能源转换系统，提高其运行效率、实现其运行优化的必要性是显而易见的。对于一个大的电力系统而言，在保证供电的前提下减少燃料消耗，提高运行的效率，就意味着每年能够节约数以万吨计的燃料。因此，电力系统的优化问题长期以来一直是电力系统工程技术人员和学者研究的重点。尤其是近几年来，随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平快速提高，全社会用电量急速增长，全国都面临着电力严重短缺的局面。在如此严峻的形势下，深入研究电力系统的优化及经济运行问题更具有十分现实的社会意义。

电力系统优化是电力系统分析的一个分支，它所研究的问题主要是在满足负荷需求的前提下，如何优化地配置系统资源以及调度系统内设备的运行工况，从而使系统发电所需的总费用或所消耗的总能源耗量达到最小这样一个运筹决策问题。现代电力系统优化是电力系统潮流分析、数学优化理论、运筹学以及系统工程等多学科交叉的一个研究领域，它所包含的内容是十分广泛的。本文从能耗及环境方面等角度研究现代电网优化问题，根据现代电力系统的特点建立合适的数学模型，结合数学优化理论、运筹学知识以及优化算法，对研究水电厂实用化可提供一定的解决方案。

总之，对电力系统优化调度的研究有助于发展和丰富电力系统分析和优化运行理论，有益于提高电力系统经济效益，促进电力市场的健康发展，同时也是提高电力系统自动化水平的迫切要求，因此本课题研究电力系统的优化调度具有深远的理论意义，也具有重大的实际价值。

1.2电力系统的现状

山西农业大学工学院毕业设计

能源是人类发展的基本条件。电能作为现代社会最主要的二次能源，在生产和生活中获得了极广泛的应用，在人类社会的现代化进程中扮演了极其重要的角色。20世纪中叶以来出现的大电力系统，是一切工业系统中规模最大、层次复杂、资金和技术密集的复合系统，是人类工程科学上最重要的成就之一。尤其是在现代社会，科技水平的提高以及经济的发展，使得人类对电能的需求和依赖越来越高。现代的电力系统，可以看成是由三个基本系统组成。一是电能生产、传输、使用的一次系统，即发电、输电、变电、配电和用电五个子系统组成，称之为物流系统；二是电力系统的监控、保护、自动控制和调度自动化等组成的能量管理系统，称为信息流系统；三是电能量的交易系统，称为货币流系统。其中物流系统研究的侧重在于能量的转化、电能的输送和分配以及电力系统可靠、稳定、安全、经济运行的规律；信息流系统主要研究如何获得物流系统的各种状态信息以及对所得信息的传输、处理和应用；货币流系统主要任务是研究在市场环境下有关电能这种商品的经济性行为。

电能是电力工业的唯一产品，因此现代电力系统的特点与电能的特点是紧密相联的。由于电能不能大量储存，电能的生产、输送、分配和消费都是同时进行的。在任何时刻，电力的生产、输送、分配和消费在功率和能量上，必须严格保持平衡，并需留有足够的容量和能量的备用，这是电力企业充足、可靠、合格地向用户供电的基本条件。发、送、变、配和用电各个子系统相互连接，形成一个整体，不可分割，具有鲜明的系统性。区域电网的互联是现代电力系统发展的一大趋势。从安全经济运行的角度上看，电网互联可以实现更大范围的社会资源优化配置，带来巨大的经济效益，主要表现在：可以在能源丰富的地区建立电厂，把一次能源转化成电能，然后输送到负荷密集区域，这样大大提高能源的输送效率；大系统可以安装大容量、高效率机组，有利于节省建设资本，降低发电能耗；各个子系统互为备用，减少了总备用容量，增强系统的抗事故能力；利用可再生能源与耗尽型能源的互补调节，充分利用可再生的一次能源，提高能源效率，强化可再生能源的利用，实现可持续发展的能源战略；另外大电网可承受较大的冲击负荷，使系统的稳定性增强.因此，大电力系统是电力工业发展的客观要求和必然趋势。高压交流输电是实现系统互联的主要模式之一，它给电力系统带来了巨大的经济效益，但同时也带来了系统运行的复杂性。为了克服大系统联网的困难，高压直流输电在现代电力系统中得到了发展。所以，现代电力网络通常是交直流混合的输电系统。

1971年，W O．Stadlin首次提出了优化调度要考虑未来负荷的变化、发电机输出功

刘杰：电力系统优化调度研究

率变化速率及其调节容量的有限性，在建立经济负荷分配的模型时，通过给发电机组预留一定比例的调整裕度来保证未来的负荷变化需求，这种做法虽然在一定程度上满足了负荷变化的需求，但各机组预留的比例尽皆相同，故没有正确的反映出动态优化调度的基本矛盾，也不能很好的协调经济性和调节余量的关系。1980年，D．w Ross和S．Kim 首次明确提出了电力系统优化调度的思想，建立了动态经济负荷分配模型，将系统的发电计划和负荷变化协调起来进行整体优化，模型目标函数为一定时间范围内的各时段目标函数和，约束条件包含了发电机组输出功率变化速率限值这一动态约束。

在上世纪80年代初期，研究工作大都以等微增率原理为出发点，试图将动态优化调度问题转化静态优化调度问题来加以求解。80年代后期，由于稀疏技术的应用和计算机技术的发展，一些学者将非线性规划的方法引入动态优化调度，从而使动态优化调度模型更全面。进入90年代，对动态优化调度的研究又有了新的进展，提出的动态负荷瓶颈分析理论，可以定量的给出不同阶梯数临界紧段落功率增量的瓶颈序列，对动态优化的关键矛盾有了定量的分析标准。

到本世纪，随着我国电力市场的逐步建立和完善，对电力系统优化调度又提出了新的更高的要求，它不仅要满足电力系统运行的电气规律，同时还要体现市场经济性能的机理，如购电费用、网损费用、旋转备用费用以及它们之间的折中处理等，因此近年来，对电力系统优化调度研究的热度有增无减，如模糊最优化算法，遗传算法等。此外，研究的比较多的还有网络流和内点法提出了一种最小费用网络流模型，该模型把机组的功率平衡约束和爬坡约束进行了统一，并采用广义的Out of Kilter算法求解，对于规模不大的系统优化问题，计算速度较快，但遇到大规模系统时，计算就显得比较复杂。在此基础上提出了一种适用于网络流模型的解耦算法，对大系统的优化调度取得了一定的效果，还对动态优化调度解耦求解的最小前瞻窗口问题进行了研究和探讨，为电力市场下刚性优化和柔性决策的相结合，以及对电力系统优化调度问题的进一步研究打下了基础。

2 电力系统优化调度算法

2.1优化算法

在电力系统优化调度中现有的优化方法众多，已有的主要有两类：传统优化方法和