梯级电站群短期水火协同调度优化研究

发布时间：2020-04-10 18:49

【摘要】：在全球气候变暖和能源危机的背景下,节能环保已然成为实施可持续发展战略和调整能源结构的必然选择。对于水电和火电机组所构成的多源发电系统进行短期优化调度可有效提高发电效益,减低燃料消耗。最近十几年,随着雾霾天气的常态化,环境问题日益突出,因此合理优化统调水火电资源,充分消纳清洁能源具有重要意义。在电力系统中,梯级电站群短期水火协同发电调度(Short-term hydrothermal generation scheduling,SHGS)具有调度主体多元、多维时空、电网负荷特性差异较为明显、机组动态特性及各电站调节性能不尽相同等特点。此外,在径流过程、水文气象、电厂调度模式及电网调峰调频需求等诸多因素的共同影响下,使得该问题呈现出一系列的大规模、非线性、强耦合、多约束、动态及高度离散化等特性。这些特性进一步增加了短期梯级水火经济调度问题的解决难度。为克服这一问题,本文首次应用了我们最近所研发的启发式算法——纵横交叉算法(Crisscross optimization algorithm,CSO),该算法采用的是由横向交叉操作和纵向交叉操作所构成的一种双向交叉机制。其中,横向交叉操作以一个较大的交叉概率在多维决策空间中搜索全局最优解,并且在决策空间的边缘区域搜索产生子代个体的概率将随父代个体的距离减小而线性降低。而纵向交叉操作则通过一个预设的纵向交叉概率来控制当前参与执行纵向交叉操作的维规模,为陷入局部最优的维提供摆脱的机会,并且避免破坏正常维,同时可以较好的维护种群的多样性,进而提高CSO算法的全局搜索能力。两种交叉机制的完美结合,有效地降低算法的搜索盲点,提高算法的收敛速度,增强算法的全局收敛性。此外,本文还结合短期水火经济调度的优化特点,采用新型计数淘汰策略,将满足发电流量约束,但违背库容约束的解进行严格地计数淘汰,这有效克服了常规的惩罚方法难以实现“零容忍”的约束越限惩罚问题。为验证该方法解决梯级电站群短期水火经济调度问题的有效性和可行性,本文将通过三个不同系统、不同规模和考虑不同因素的测试系统进行评估。仿真结果表明,相比于文献中所对比的其它算法,所提CSO算法无论是在收敛速度、求解质量、计算精度还是稳定性上均具有一定的优势。鉴于环保问题的日益突出,对梯级电站群短期水火协同优化调度问题的研究还需统筹兼顾地考虑燃料费用和污染排放这两个互为冲突、相互制约的目标。因此,本文在研究梯级电站群短期水火协同经济调度的单目标优化问题基础上,进一步拓展到梯级电站群短期水火协同经济环保调度(Short-term hydrothermal environmental economic dispacting,SHEED)的多目标问题优化。最后,通过采用一种基于Pareto最优解的多目标纵横交叉算法(Multi-objective Crisscross optimization algorithm,MOCSO)算法来求解SHEED优化问题,实验结果表明采用MOCSO算法能获得较好的Pareto最优前沿。
【图文】：

阀点效应,耗量特性,火电厂,曲线对比

-1 计及和忽略阀点效应的火电厂耗量特性曲线对 the consumption characteristics of the thermal powehe valve-point effect and ignoring the valve-point eff约束。存要求电力生产与消费应具备同时性，因衡，即在整个调度期间，系统中所有发电厂损平衡，，该约束可表示为;(1,)(1,,,1,1, DtLtSNjhtNiStPPPPiNjNhjSi 站数目；htjP,为水电站 j 在第t个调度时段的求；LtP,为系统在第t个调度时段的网络损耗

示意图,横向,示意图,适应度

（3.9）计算其适应度 ShihjNjoutjENiStLtDtNjhtPPPPwVvV1, 1,,,1,|||系数； F 为总成本，后三项分别为针对系统违约的惩罚项。叉操作两两不重复配对，设对mX 和nX 两个个体配下标的元素根据式（3.1）、式（3.2）产生两交叉方式如图 3-1 所示。同理依据式（3.6）、违约处理，随后分别计算 MS(m)hc和 MS(nhc和nX 的适应度值进行对比，最后执行选择操作为占优解 DS(m)hc和 DS(n)hc，参与纵向交
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM73

【参考文献】