專利名稱：基于直流潮流的節(jié)能發(fā)電調(diào)度優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及節(jié)能發(fā)電調(diào)度方法，特別涉及一種基于直流潮流的電力系統(tǒng)節(jié)能發(fā)電 調(diào)度優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前全球能源緊缺、環(huán)境污染越來越嚴重的大背景下，電力發(fā)電企業(yè)作為能源 消耗及污染排放大戶，如何在保證電力生產(chǎn)供應(yīng)及安全調(diào)度的同時，節(jié)約現(xiàn)有能源及減少 排放是大勢所趨。而電力調(diào)度機構(gòu)在編制電網(wǎng)企業(yè)發(fā)電計劃時，一般采取計劃發(fā)電的方式， 由年度或月度制定的各電廠的計劃發(fā)電量來安排機組的日發(fā)電計劃。這種以計劃分配機組 發(fā)電量的調(diào)度方式，在安排機組的發(fā)電量時如何體現(xiàn)節(jié)能發(fā)電調(diào)度，則缺乏有效的依據(jù)。例 如60萬機組與20萬機組的發(fā)電機組利用小時數(shù)，已脫硫改造機組與未進行脫硫改造的機 組的發(fā)電機組利用小時數(shù)，它們之間幾乎沒有區(qū)別。如何改變現(xiàn)有的發(fā)電調(diào)度方式已成為 迫切需要解決的問題。為此，國務(wù)院于2007年發(fā)布了《節(jié)能發(fā)電調(diào)度辦法》，實施節(jié)能發(fā)電調(diào)度，在保障 電力可靠供應(yīng)的前提下，優(yōu)先調(diào)度可再生發(fā)電資源，按機組能耗和污染物排放水平由低到 高排序，調(diào)度機組發(fā)電運行。經(jīng)濟調(diào)度由來已久，即在保證電網(wǎng)安全的前提下，合理確定機 組開停方式及出力水平，達到全系統(tǒng)燃料消耗量或發(fā)電費用最小。專利公開號CN101291063公開了一種節(jié)能發(fā)電調(diào)度的方法，包括以下步驟(1)確 定機組發(fā)電序位表；(2)確定全網(wǎng)及分區(qū)機組開機組合；(3)進行機組日發(fā)電量及日發(fā)電曲 線分配；(4)進行機組日發(fā)電曲線修正。專利公開號CN1758500公開了一種電網(wǎng)潮流優(yōu)化調(diào)度方法，將復(fù)雜的輸電網(wǎng)絡(luò)分 割成若干個子網(wǎng)，使所劃分形成的每個子網(wǎng)都包括一個以上的電源點，此電源點可以是發(fā) 電廠或其他子網(wǎng)的有功功率分點的功率輸出設(shè)備(線路或聯(lián)變)；另外，每個子網(wǎng)內(nèi)的有功 功率的潮流都呈現(xiàn)由不同電源點流出，經(jīng)過若干節(jié)點的分流后，最終流向一個區(qū)域，該區(qū)域 可以是有功功率分點，或者是一個可使用電路原理經(jīng)等效計算能夠產(chǎn)生名義功率分點的網(wǎng) 絡(luò)割集。將各子網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)線根據(jù)其有功功率的傳遞方向，劃分到相應(yīng)的子網(wǎng)中。調(diào)整目標 電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電廠有功出力，使各發(fā)電廠與主網(wǎng)連接的接入系統(tǒng)線路的上網(wǎng)功率之比，以及發(fā) 電廠的與主網(wǎng)連接的接入系統(tǒng)線路的上網(wǎng)功率與由子網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線注入目標子網(wǎng)的有功功 率之比，趨近于一個常數(shù)，該常數(shù)可用對應(yīng)電源點至有功功率分點的電阻的反比近似代替， 直至各發(fā)電廠出力增加至正常運行時的最大出力或減少至正常運行時的最小出力。當(dāng)子網(wǎng) 內(nèi)部分發(fā)電廠出力達到正常運行時的有功出力的上限或下限時，繼續(xù)調(diào)整其它發(fā)電廠的有 功出力，使得這些電源點注入目標子網(wǎng)的有功功率之比進一步趨近于與各電源點至有功功 率分點的等效電阻的反比值相近似的確定常數(shù)，直到各發(fā)電廠的發(fā)電出力依次達到機組正 常運行時的上限和下限值。專利公開號CN101022220公開了一種配電網(wǎng)無功潮流優(yōu)化調(diào)度方法，在配電網(wǎng) 主干線負荷中心[η]設(shè)置一個容量可多級調(diào)節(jié)的無功補償裝置[C]，在各節(jié)點[1，2，...，η-1, η]設(shè)置帶無線數(shù)據(jù)通信功能的電氣數(shù)據(jù)采集器，采集所在節(jié)點[1，2，. . .，η-1, η]的 電壓Ui、有功負荷Pi、無功負荷Qi、流向下一節(jié)點的有功功率P丨[i，i+Ι]與無功功率 Q I [i，i+1]；計算得出總有功功率損耗值ΔΡ丨[Σ ]，試算將無功分界點由初始無功分 界點[j]挪至其鄰近的節(jié)點[j+ι]；計算得到在新的無功分界點[j+ι]下總有功功率損耗 值ΔΡ丨[Σ ]’，根據(jù)ΔΡ丨[Σ ]，與ΔΡ丨[Σ ]的差值，調(diào)整無功補償裝置[C]的出 力。應(yīng)用該技術(shù)，可以使配電網(wǎng)主干線的線損大幅度降低，并接近于最優(yōu)，同時可以提高供 電質(zhì)量。但是上述方法的計算速度不高，不能滿足大型電網(wǎng)計算的精度和速度要求，不適 用于大型的電力網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于直流潮流的節(jié)能發(fā)電調(diào)度優(yōu)化方法，它解決了上述 現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，能夠達到模擬節(jié)能調(diào)度后電網(wǎng)的運行情況，計算系統(tǒng)的能耗及網(wǎng) 損水平，滿足大型電網(wǎng)計算的精度和速度要求的目的。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種基于直流潮流的節(jié)能發(fā)電調(diào)度優(yōu)化方法，包括以下步驟(1)按照節(jié)能調(diào)度的要求安排非燃煤機組的開停機方式和出力水平；(2)針對所有燃煤機組，隨機安排機組開停方式和出力水平，形成可行的初始種 群；(3)進行機組組合迭代優(yōu)化，優(yōu)化機組開停方式和出力水平；(4)從機組組合優(yōu)化結(jié)果中選取數(shù)個較優(yōu)解，并隨機生成若干數(shù)量可行解，作為下 一步迭代的初始種群；(5)采用直流潮流方法求解功率平衡方程，進行直流潮流迭代優(yōu)化，優(yōu)化機組開停 方式和出力水平；(6)從直流潮流優(yōu)化結(jié)果中選取數(shù)個較優(yōu)解，并隨機生成若干數(shù)量可行解，作為下 一步迭代的初始種群；(7)采用牛拉潮流方法求解功率平衡方程，進行潮流迭代優(yōu)化，優(yōu)化機組開停方式 和出力水平；(8)從牛拉潮流優(yōu)化結(jié)果中，選取最優(yōu)解。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和積極的 效果本發(fā)明采用遺傳算法進行優(yōu)化，通過先機組組合優(yōu)化、再直流潮流優(yōu)化、最后牛拉 潮流優(yōu)化的方式進行循環(huán)迭代，進而得到節(jié)能調(diào)度的最優(yōu)解；能夠模擬節(jié)能調(diào)度后電網(wǎng)的 運行情況，計算系統(tǒng)的能耗及網(wǎng)損水平，滿足大型電網(wǎng)計算的精度和速度要求。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的節(jié)能調(diào)度方法的流程圖。圖2是本發(fā)明的一種基于直流潮流的節(jié)能發(fā)電調(diào)度優(yōu)化方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖2來具體介紹本發(fā)明的一個較佳實施例。圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的節(jié)能調(diào)度方法的流程。參看圖2，本發(fā)明采用遺傳算法進行 優(yōu)化，通過先機組組合優(yōu)化、再直流潮流優(yōu)化、最后牛拉潮流優(yōu)化的方式進行循環(huán)迭代，進 而得到節(jié)能調(diào)度的最優(yōu)解。按本發(fā)明的一種基于直流潮流的節(jié)能發(fā)電調(diào)度優(yōu)化方法，包括以下步驟1、按照節(jié)能調(diào)度的要求安排非燃煤機組的開停機方式和出力水平。2、針對所有燃煤機組，隨機安排機組開停方式和出力水平，形成可行的初始種群。3、進行機組組合迭代優(yōu)化，優(yōu)化機組開停方式和出力水平。4、從機組組合優(yōu)化結(jié)果中選取一定比例的較優(yōu)解，并隨機生成一定數(shù)量可行解， 作為下一步迭代的初始種群。5、采用直流潮流方法求解功率平衡方程，進行直流潮流迭代優(yōu)化，優(yōu)化機組開停 方式和出力水平。6、從直流潮流優(yōu)化結(jié)果中選取一定比例的較優(yōu)解，并隨機生成一定數(shù)量可行解， 作為下一步迭代的初始種群。7、采用牛拉潮流方法求解功率平衡方程，進行牛拉潮流迭代優(yōu)化，優(yōu)化機組開停 方式和出力水平。8、從牛拉潮流優(yōu)化結(jié)果中，選取最優(yōu)解。本發(fā)明的流程中所涉及到的直流潮流法、遺傳算法、牛拉潮流法描述如下A、潮流計算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的一種基本電氣計算，常規(guī)潮流計算的 任務(wù)是根據(jù)給定的運行條件和網(wǎng)路結(jié)構(gòu)確定整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如各母線上的電壓(幅 值及相角)、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布以及功率損耗等。潮流計算的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算和故 障分析的基礎(chǔ)。具體表現(xiàn)在以下若干方面(1)在電網(wǎng)規(guī)劃階段，通過潮流計算，合理規(guī)劃電源容量及接入點，合理規(guī)劃網(wǎng)架， 選擇無功補償方案，滿足規(guī)劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求。(2)在編制年運行方式時，在預(yù)計負荷增長及新設(shè)備投運基礎(chǔ)上，選擇典型方式進 行潮流計算，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié)，供調(diào)度員日常調(diào)度控制參考，并對規(guī)劃、基建部門提出 改進網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，加快基建進度的建議。(3)正常檢修及特殊運行方式下的潮流計算，用于日運行方式的編制，指導(dǎo)發(fā)電廠 開機方式，有功、無功調(diào)整方案及負荷調(diào)整方案，滿足線路、變壓器熱穩(wěn)定要求及電壓質(zhì)量 要求。(4)預(yù)想事故、設(shè)備退出運行對靜態(tài)安全的影響分析及作出預(yù)想的運行方式調(diào)整 方案。在電力系統(tǒng)運行方式和規(guī)劃方案的研究中，都需要進行潮流計算以比較運行方式 或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟性。同時，為了實時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，也 需要進行大量而快速的潮流計算。因此，潮流計算是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最基本和最重 要的一種電氣運算。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和安排系統(tǒng)的運行方式時，采用離線潮流計算；在電力 系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控中，則采用在線潮流計算。潮流計算是求解經(jīng)濟調(diào)度問題的重要環(huán)節(jié)，需要求解非線性方程式組，勢必消耗大量的時間，傳統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度優(yōu)化方法不適用于 大規(guī)模電網(wǎng)的工程計算。直流潮流法的特點是將電力系統(tǒng)的交流潮流用等值的直流潮流代替，用求解滯留 網(wǎng)絡(luò)的方法計算電力系統(tǒng)的有功潮流，而完全忽略無功分布對有功潮流的影響。直流潮流 法的突出優(yōu)點是計算速度快，這一點對于在線安全分析是十分重要的。B、遺傳算法(Genetic Algorithm)是模擬達爾文生物進化論的自然選擇和遺傳 學(xué)機理的生物進化過程的計算模型，是一種通過模擬自然進化過程搜索最優(yōu)解的方法，它 最初由美國Michigan大學(xué)J. Holland教授于1975年首先提出，并出版了頗有影響的專著 《Adaptation in Natural and Artificial Systems》，由此GA這個名稱才逐漸為人所知， J. Holland教授所提出的GA通常為簡單遺傳算法(SGA)。遺傳算法是從代表問題可能潛在的解集的一個種群(population)開始的，而一 個種群則由經(jīng)過基因(gene)編碼的一定數(shù)目的個體(individual)組成。每個個體實際上 是染色體(chromosome)帶有特征的實體。染色體作為遺傳物質(zhì)的主要載體，即多個基因的 集合，其內(nèi)部表現(xiàn)(即基因型)是某種基因組合，它決定了個體的形狀的外部表現(xiàn)，如黑頭 發(fā)的特征是由染色體中控制這一特征的某種基因組合決定的。因此，在一開始需要實現(xiàn)從 表現(xiàn)型到基因型的映射即編碼工作。由于仿照基因編碼的工作很復(fù)雜，我們往往進行簡化， 如二進制編碼，初代種群產(chǎn)生之后，按照適者生存和優(yōu)勝劣汰的原理，逐代(generation) 演化產(chǎn)生出越來越好的近似解，在每一代，根據(jù)問題域中個體的適應(yīng)度(fitness)大小選 擇(selection)個體，并借助于自然遺傳學(xué)的遺傳算子(genetic operators)進行組合交 叉(crossover)和變異(mutation)，產(chǎn)生出代表新的解集的種群。這個過程將導(dǎo)致種群 像自然進化一樣的后生代種群比前代更加適應(yīng)于環(huán)境，末代種群中的最優(yōu)個體經(jīng)過解碼 (decoding)，可以作為問題近似最優(yōu)解。C、牛拉潮流即為牛頓——拉夫遜法潮流，其基本步驟為(1)形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣。(2)將各節(jié)點電壓設(shè)初值U。(3)將節(jié)點初值代入相關(guān)求式，求出修正方程式的常數(shù)項向量。(4)將節(jié)點電壓初值代入求式，求出雅可比矩陣元素。(5)求解修正方程，求修正向量。(6)求取節(jié)點電壓的新值。(7)檢查是否收斂，如不收斂，則以各節(jié)點電壓的新值作為初值自第(3)步驟重新 開始進行狹義次迭代，否則轉(zhuǎn)入下一步驟。(8)計算支路功率分布，PV節(jié)點無功功率和平衡節(jié)點柱入功率。與傳統(tǒng)求解經(jīng)濟調(diào)度的方法相比，本發(fā)明在進行牛拉潮流迭代優(yōu)化之前，增加了 機組組合迭代優(yōu)化和直流潮流迭代優(yōu)化過程，加快了算法的收斂速度，在保證計算精度的 前提下，大幅度提高了計算速度。以2669節(jié)點、581臺機、負荷水平1. 86億千瓦的某網(wǎng)絡(luò)為例，采用本發(fā)明的基于直 流潮流的方法和傳統(tǒng)方法進行節(jié)能調(diào)度優(yōu)化，其結(jié)果如下表所示兩種方法的煤耗情況對比表
權(quán)利要求
一種基于直流潮流的節(jié)能發(fā)電調(diào)度優(yōu)化方法，其特征在于包括以下步驟(1)按照節(jié)能調(diào)度的要求安排非燃煤機組的開停機方式和出力水平；(2)針對所有燃煤機組，隨機安排機組開停方式和出力水平，形成可行的初始種群；(3)進行機組組合迭代優(yōu)化，優(yōu)化機組開停方式和出力水平；(4)從機組組合優(yōu)化結(jié)果中選取數(shù)個較優(yōu)解，并隨機生成若干數(shù)量可行解，作為下一步迭代的初始種群；(5)采用直流潮流方法求解功率平衡方程，進行直流潮流迭代優(yōu)化，優(yōu)化機組開停方式和出力水平；(6)從直流潮流優(yōu)化結(jié)果中選取數(shù)個較優(yōu)解，并隨機生成若干數(shù)量可行解，作為下一步迭代的初始種群；(7)采用牛拉潮流方法求解功率平衡方程，進行潮流迭代優(yōu)化，優(yōu)化機組開停方式和出力水平；(8)從牛拉潮流優(yōu)化結(jié)果中，選取最優(yōu)解。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于直流潮流的節(jié)能發(fā)電調(diào)度優(yōu)化方法，包括以下步驟按照節(jié)能調(diào)度的要求安排非燃煤機組、所有燃煤機組的開停方式和出力水平，形成可行的初始種群；進行機組組合迭代優(yōu)化；選取數(shù)個較優(yōu)解，并隨機生成若干數(shù)量可行解；采用直流潮流方法求解功率平衡方程，進行直流潮流迭代優(yōu)化；選取數(shù)個較優(yōu)解，并隨機生成若干數(shù)量可行解；采用牛拉潮流方法求解功率平衡方程，進行潮流迭代優(yōu)化，優(yōu)化機組開停方式和出力水平；最后選取最優(yōu)解。本發(fā)明采用遺傳算法進行優(yōu)化，通過先機組組合優(yōu)化、再直流潮流優(yōu)化、最后牛拉潮流優(yōu)化的方式進行循環(huán)迭代，進而得到節(jié)能調(diào)度的最優(yōu)解；能夠滿足大型電網(wǎng)計算的精度和速度要求。
文檔編號H02J3/00GK101989743SQ20091005568
公開日2011年3月23日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者楊增輝, 楊宗麟, 王崢, 王建軍 申請人:華東電力試驗研究院有限公司;華東電網(wǎng)有限公司