本發(fā)明涉及節(jié)能發(fā)電調(diào)度
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
：長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)以火力發(fā)電為主的電力系統(tǒng)格局決定了傳統(tǒng)的高能耗和高排放的電力工業(yè)發(fā)展模式?！笆晃濉逼陂g，我國(guó)提出了調(diào)整能源結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略，積極推進(jìn)風(fēng)電等清潔能源供應(yīng)，改革現(xiàn)行發(fā)電調(diào)度方式，開(kāi)展節(jié)能發(fā)電調(diào)度，以改變過(guò)度依賴煤炭能源的局面。節(jié)能發(fā)電調(diào)度將綜合考慮節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等因素，在保障電力可靠供應(yīng)的前提下，優(yōu)先調(diào)度風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等清潔可再生發(fā)電資源，最大限度地減少能源消耗和污染物排放。近年來(lái)，隨著我國(guó)政府對(duì)新能源開(kāi)發(fā)的扶持力度、鼓勵(lì)措施不斷加強(qiáng)，我國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量與風(fēng)電發(fā)電量保持較快速度增長(zhǎng)，與此同時(shí)，風(fēng)電的隨機(jī)間歇性以及預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性不高給基于電源可控性和負(fù)荷可預(yù)測(cè)性的發(fā)電計(jì)劃制定帶來(lái)的影響愈加凸顯，增加了電網(wǎng)調(diào)度的難度。為此，在努力提高風(fēng)電功率的預(yù)測(cè)精度以降低風(fēng)電隨機(jī)性對(duì)電網(wǎng)調(diào)度帶來(lái)的不確定性影響的同時(shí)，亟需開(kāi)展水電、火電、風(fēng)電等多種能源類(lèi)型的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，以降低風(fēng)電的功率波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的影響，維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。鑒于我國(guó)火電所占比重較大，而水電具有清潔環(huán)保、運(yùn)行方式靈活、負(fù)荷調(diào)節(jié)速度迅速等優(yōu)點(diǎn)，協(xié)同優(yōu)化調(diào)度火電、水電以經(jīng)濟(jì)地消納風(fēng)電的風(fēng)水火聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法的研究具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。因此，希望有一種風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法可以克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法來(lái)克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一種風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法包括風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型和模型求解；所述風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型是根據(jù)節(jié)能發(fā)電調(diào)度的原則，在風(fēng)水火發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)調(diào)度系統(tǒng)中制定電力系統(tǒng)短期調(diào)度計(jì)劃時(shí)，風(fēng)電優(yōu)先全額并網(wǎng)，風(fēng)電將不再作為優(yōu)化變量出現(xiàn)在模型中，梯級(jí)水電站以周期內(nèi)發(fā)電量最大以及剩余負(fù)荷峰谷差最小為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，火電以運(yùn)行成本最低、排污量最小為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度；所述風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的模型求解是根據(jù)節(jié)能發(fā)電調(diào)度的原則，在制定電力系統(tǒng)短期調(diào)度計(jì)劃時(shí)，風(fēng)電優(yōu)先全額并網(wǎng)，然后進(jìn)行水火電的分步優(yōu)化。即先由梯級(jí)水電制定水電機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃，在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步安排火電出力計(jì)劃。由于火電優(yōu)化調(diào)度模型涉及的機(jī)組組合與多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化，考慮模型的復(fù)雜性及多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中算法易陷入局部最優(yōu)和效率問(wèn)題，所述風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的火電調(diào)度模型求解采用兩階段優(yōu)化調(diào)度方法進(jìn)行求解：第一階段尋求機(jī)組的最優(yōu)組合狀態(tài)，第二階段在機(jī)組組合方式確定的前提下進(jìn)行機(jī)組間的多目標(biāo)負(fù)荷優(yōu)化分配。優(yōu)選地，所述風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型為：1)建立梯級(jí)水電調(diào)度周期內(nèi)發(fā)電量模型、扣除梯級(jí)水電發(fā)電后的剩余負(fù)荷峰谷差模型、火電系統(tǒng)運(yùn)行成本模型和火電系統(tǒng)污染物排放量模型：①所述梯級(jí)水電調(diào)度周期內(nèi)發(fā)電量模型為：maxf1=Σt=1TΣj=1NHPHj,t,]]>其中f1為梯級(jí)水電調(diào)度周期內(nèi)發(fā)電量，i＝1,2,...,T，T為日調(diào)度總時(shí)段數(shù)；本發(fā)明中取T＝24；NH為梯級(jí)水電站總數(shù)；PHj,t為梯級(jí)水電站j在t時(shí)段的發(fā)電量；②所述扣除梯級(jí)水電發(fā)電后的剩余負(fù)荷峰谷差模型為：minf2=max(PDt-Σj=1NHPHj,t)-min(PDt-Σj=1NHPHj,t)]]>其中f2為扣除梯級(jí)水電發(fā)電后的剩余負(fù)荷峰谷差，PDt為系統(tǒng)t時(shí)段的負(fù)荷值；③所述火電系統(tǒng)運(yùn)行成本模型為：minf3=Σt=1TΣi=1NGuit(ai+biPGi,t+ciPGi,t2)]]>其中f3為火電系統(tǒng)運(yùn)行成本，NG為系統(tǒng)內(nèi)火電機(jī)組臺(tái)數(shù)，uit為火電機(jī)組i在t時(shí)段的開(kāi)停機(jī)狀態(tài)，1表示開(kāi)機(jī)，0表示停機(jī)，PGi,t為第i臺(tái)火電機(jī)組在t時(shí)段的有功功率，ai，bi，ci為第i臺(tái)火電機(jī)組煤耗特性參數(shù)；④所述火電系統(tǒng)污染物排放量模型為：minf4=Σt=1TΣi=1NGuit[αi+βiPGi,t+γiPGi,t2+ηiexp(δiPGi,t)]]]>其中f4為火電系統(tǒng)污染物排放量，αi，βi，γi，ηi，δi為第i臺(tái)火電機(jī)組排污特性參數(shù)；2)確定所述梯級(jí)水電調(diào)度周期內(nèi)發(fā)電量模型、扣除梯級(jí)水電發(fā)電后的剩余負(fù)荷峰谷差模型、火電系統(tǒng)運(yùn)行成本模型和火電系統(tǒng)污染物排放量模型的約束條件，所述約束條件包括系統(tǒng)約束、火電機(jī)組約束和水電機(jī)組約束：①系統(tǒng)約束包括功率平衡約束和旋轉(zhuǎn)備用容量約束：a)所述功率平衡約束為：Σi=1NGuitPGi,t+Σj=1NHPHj,t+Σk=1NWPWk,t=PDt,]]>其中PWk,t為第k個(gè)風(fēng)電場(chǎng)t時(shí)段的輸出功率，NW為系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)總數(shù)；b)所述旋轉(zhuǎn)備用容量約束分為系統(tǒng)向上的旋轉(zhuǎn)備用容量約束和系統(tǒng)向下的旋轉(zhuǎn)備用容量約束，所述系統(tǒng)向上的旋轉(zhuǎn)備用容量約束為：Σi=1NGuitRGi,tu+Σj=1NHRHj,tu=(Σk=1NWPWk,t)ku%+PDtL%]]>所述系統(tǒng)向下的旋轉(zhuǎn)備用容量約束為：Σi=1NGRGi,td+Σj=1NHRHj,td=(Σk=1NWPWk,t)kd%,]]>其中和分別為第i臺(tái)火電機(jī)組和第j座梯級(jí)水電站t時(shí)段所提供的上備用容量，和分別為第i臺(tái)火電機(jī)組和第j座梯級(jí)水電站t時(shí)段所提供的下備用，ku和kd為風(fēng)電波動(dòng)系數(shù)，L為系統(tǒng)波動(dòng)系數(shù)；②火電機(jī)組約束包括火電出力上下限約束、火電機(jī)組爬坡速率約束和火電機(jī)組最小開(kāi)停機(jī)時(shí)間約束：a)所述火電機(jī)組出力上下限約束為PGi,min≤PGi,t≤PGi,max，PGi,min和PGi,max為第i臺(tái)火電機(jī)組出力下限和上限；b)所述火電機(jī)組爬坡速率約束為：PGi,t-PGi,t-1≤vGi,upT1和PGi,t-1-PGi,t≤vGi,downT1，vGi,up和vGi,down為第i臺(tái)火電機(jī)組向上和向下爬坡速率，T1＝1；c)所述火電機(jī)組最小開(kāi)停機(jī)時(shí)間約束為和分別為第i臺(tái)機(jī)組最小運(yùn)行時(shí)間和停運(yùn)時(shí)間；③水電機(jī)組約束包括水電廠水量平衡約束、水電廠庫(kù)容約束、水電廠發(fā)電流量約束、水電廠調(diào)度周期始末庫(kù)容約束和水電廠發(fā)電功率約束：a)所述水電廠水量平衡約束為：VHj,t=VHj,t-1+IHj,t-QHj,t+Σm∈MQHm,t-τ(m,j),]]>VHj,t，IHj,t和QHj,t分別為水電廠j在時(shí)段t的水庫(kù)庫(kù)容、自然入流量和發(fā)電流量，M為直接位于水庫(kù)j上游的水庫(kù)集合，τ(m,j)為從水庫(kù)m到水庫(kù)j的水流流達(dá)時(shí)間；b)所述水電廠庫(kù)容約束為VHj,min≤VHj,t≤VHj,max，VHj,min和VHj,max分別為梯級(jí)水電站j的水庫(kù)庫(kù)容下限和上限；c)所述水電廠發(fā)電流量約束為QHj,min≤QHj,t≤QHj,max，QHj,min和QHj,max分別為梯級(jí)水電站j的發(fā)電流量下限和上限；d)所述水電廠調(diào)度周期始末庫(kù)容約束為VHj,0＝Vini,j；VHj,T＝Vend,j，Vini,j和Vend,j分別為梯級(jí)水電站j調(diào)度周期的始、末庫(kù)容；e)所述水電廠發(fā)電功率約束為PHj,min≤PHj,t≤PHj,max，其中，水電廠出力與水流量的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：PHj,t＝c1jVHj,t2+c2jQHj,t2+c3jVHj,tQHj,t+c4jVHj,t+c5jQHj,t+c6j，參數(shù)c1j，c2j，c3j，c4j，c5j，c6j分別為梯級(jí)水電站j的發(fā)電系數(shù)，PHj,min和PHj,max分別為水電機(jī)組j允許的最小及最大出力。優(yōu)選地，火電與水電共同應(yīng)對(duì)系統(tǒng)具有負(fù)荷波動(dòng)和風(fēng)電的隨機(jī)間歇性的特點(diǎn)，針對(duì)火電優(yōu)化調(diào)度模型涉及的機(jī)組組合與多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化，考慮模型的復(fù)雜性及多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中算法易陷入局部最優(yōu)和效率問(wèn)題，所述風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的模型求解包括兩階段優(yōu)化調(diào)度方法進(jìn)行求解：第一階段尋求機(jī)組的最優(yōu)組合狀態(tài)，第二階段在機(jī)組組合方式確定的前提下進(jìn)行機(jī)組間的多目標(biāo)負(fù)荷優(yōu)化分配。優(yōu)選地，所述第一階段尋求機(jī)組的最優(yōu)組合狀態(tài)是根據(jù)機(jī)組的最小比耗量與其最大輸出功率的比值建立發(fā)電序位表，綜合指標(biāo)小的機(jī)組優(yōu)先投入運(yùn)行，根據(jù)發(fā)電序位表，采用啟發(fā)式搜索確定一種新的火電機(jī)組組合方式，機(jī)組組合方式確定原則為：Σi=1N-1PGi,max<Pdt,Σi=1NPGi,max>PdtPdt=PDt(1+L%)+(Σk=1NWPWk,t)ku%-Σk=1NWPWk,t-Σj=1NHPHj,t]]>所述啟發(fā)式搜索流程步驟為：(1)根據(jù)機(jī)組最小比耗量和機(jī)組最大輸出功率建立機(jī)組發(fā)電序位表；(2)根據(jù)負(fù)荷需求投入前N臺(tái)機(jī)組；(3)判斷是否滿足負(fù)荷平衡，若滿足負(fù)荷平衡則得到第t時(shí)段機(jī)組組合方式，否則，啟動(dòng)第N+1臺(tái)機(jī)組令N＝N+1并返回判斷是否滿足負(fù)荷平衡；(4)判斷所求t時(shí)段是否在當(dāng)前運(yùn)行時(shí)段T之后，若是則得到機(jī)組組合方式的初始解，否則轉(zhuǎn)回步驟(2)；(5)對(duì)得到的機(jī)組進(jìn)行最小啟停時(shí)間修正，修正原則為：a)如果某時(shí)段有機(jī)組在不足停機(jī)時(shí)間的情況下要求啟動(dòng)，即機(jī)組未達(dá)到最小停機(jī)時(shí)間，那么該時(shí)段剔除未達(dá)到最小停機(jī)時(shí)間的機(jī)組，逐次增加發(fā)電序位表中未投入運(yùn)行且排序靠前的機(jī)組，直至滿足負(fù)荷平衡；b)如果某時(shí)段機(jī)組在不足開(kāi)機(jī)時(shí)間間隔的情況下就停止運(yùn)行，即機(jī)組未達(dá)到最小開(kāi)機(jī)時(shí)間，那么該時(shí)段機(jī)組不允許停機(jī)，直至滿足最小開(kāi)機(jī)時(shí)間；c)檢查經(jīng)修正的機(jī)組組合方式中是否存在冗余機(jī)組，若存在則予以剔除，從而得到最終的機(jī)組組合方式；(6)得到最終機(jī)組組合方式。優(yōu)選地，所述第二階段在機(jī)組組合方式確定的前提下進(jìn)行機(jī)組間的多目標(biāo)負(fù)荷優(yōu)化分配包括：(1)根據(jù)建立的所述發(fā)電序位表和扣除水電發(fā)電量后的日負(fù)荷分配火電機(jī)組間的備用容量和負(fù)荷；①所述備用容量分配原則為：優(yōu)化分配火電機(jī)組所承擔(dān)的備用容量，使得其完成備用容量負(fù)荷所需時(shí)間最短，以及時(shí)彌補(bǔ)負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差和風(fēng)電預(yù)測(cè)偏差，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。t時(shí)段，第i臺(tái)火電機(jī)組所承擔(dān)的上備用容量和下備用容量計(jì)算公式為：RGi,tu=uitvGi,up(Rtu/Σi=1NGuitvGi,up)RGi,td=uitvGi,down(Rtd/Σi=1NGuitvGi,down);]]>②所述火電機(jī)組間的負(fù)荷分配原則為：各時(shí)刻機(jī)組承擔(dān)的備用容量分配結(jié)束后，機(jī)組剩下的容量即為參加優(yōu)化調(diào)度的容量，故對(duì)機(jī)組承擔(dān)備用容量后的出力上下限值進(jìn)行修正。t時(shí)段,第i臺(tái)火電機(jī)組實(shí)際出力的上下限為PGi,tmax=PGi,max-RGi,tuPGi,tmin=PGi,min+RGi,td;]]>(2)對(duì)模型中多重目標(biāo)函數(shù)的處理采用基于單目標(biāo)思路的多目標(biāo)求解方法，使用分目標(biāo)乘除法將多目標(biāo)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問(wèn)題，采用自適應(yīng)免疫疫苗算法求解出上述整體風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型的最優(yōu)解，所述自適應(yīng)免疫疫苗算法的流程如下：①設(shè)置優(yōu)化算法的參數(shù)；②隨機(jī)生成初始種群；③計(jì)算抗體適應(yīng)度；④根據(jù)抗體的適應(yīng)度，選取部分優(yōu)秀抗體復(fù)制到記憶細(xì)胞，并對(duì)優(yōu)秀抗體進(jìn)行疫苗提取操作；⑤執(zhí)行復(fù)制和自適應(yīng)交叉、變異操作；⑥隨機(jī)選取一定比例抗體進(jìn)行疫苗接種；⑦進(jìn)行種群和記憶細(xì)胞的更新；⑧終止條件判定，若當(dāng)前群體中包含最佳個(gè)體，則算法停止運(yùn)行并輸出結(jié)果；否則轉(zhuǎn)回到③。本發(fā)明的風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中水電綜合效益最大為目標(biāo)，改變了過(guò)度依賴煤炭能源的局面，最大限度地減少了能源的消耗和污染物的排放量。附圖說(shuō)明：圖1是風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法中風(fēng)水火聯(lián)合優(yōu)化的流程圖。圖2是風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法中火電機(jī)組組合方式的啟發(fā)式搜索流程圖。圖3是風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法中自適應(yīng)免疫疫苗算法流程圖。圖4是風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法中系統(tǒng)負(fù)荷和風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值數(shù)據(jù)圖。圖5是風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法中梯級(jí)水電各時(shí)段的出力數(shù)據(jù)圖。圖6是風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法中加入梯級(jí)水電前后，火電系統(tǒng)各時(shí)段投入臺(tái)數(shù)對(duì)比數(shù)據(jù)圖。具體實(shí)施方式：為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)本發(fā)明一寬泛實(shí)施例的風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法，所述風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法包括風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型和模型求解；所述風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型是根據(jù)節(jié)能發(fā)電調(diào)度的原則，在風(fēng)水火發(fā)電系統(tǒng)的協(xié)調(diào)調(diào)度系統(tǒng)中制定電力系統(tǒng)短期調(diào)度計(jì)劃時(shí)，風(fēng)電優(yōu)先全額并網(wǎng)，風(fēng)電將不再作為優(yōu)化變量出現(xiàn)在模型中，梯級(jí)水電站以周期內(nèi)發(fā)電量最大以及剩余負(fù)荷峰谷差最小為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，火電以運(yùn)行成本最低、排污量最小為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度；所述風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的模型求解是根據(jù)節(jié)能發(fā)電調(diào)度的原則，在制定電力系統(tǒng)短期調(diào)度計(jì)劃時(shí)，風(fēng)電優(yōu)先全額并網(wǎng)，然后進(jìn)行水火電的分步優(yōu)化。即先由梯級(jí)水電制定水電機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃，在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步安排火電出力計(jì)劃。由于火電優(yōu)化調(diào)度模型涉及的機(jī)組組合與多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化，考慮模型的復(fù)雜性及多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中算法易陷入局部最優(yōu)和效率問(wèn)題，所述風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的火電調(diào)度模型求解采用兩階段優(yōu)化調(diào)度方法進(jìn)行求解：第一階段尋求機(jī)組的最優(yōu)組合狀態(tài)，第二階段在機(jī)組組合方式確定的前提下進(jìn)行機(jī)組間的多目標(biāo)負(fù)荷優(yōu)化分配。本發(fā)明的風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方法以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中水電綜合效益最大為目標(biāo)，改變了過(guò)度依賴煤炭能源的局面，最大限度地減少了能源的消耗和污染物的排放量。所述風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型為：1)建立梯級(jí)水電調(diào)度周期內(nèi)發(fā)電量模型、扣除梯級(jí)水電發(fā)電后的剩余負(fù)荷峰谷差模型、火電系統(tǒng)運(yùn)行成本模型和火電系統(tǒng)污染物排放量模型：①所述梯級(jí)水電調(diào)度周期內(nèi)發(fā)電量模型為：maxf1=Σt=1TΣj=1NHPHj,t,]]>其中f1為梯級(jí)水電調(diào)度周期內(nèi)發(fā)電量，i＝1,2,...,T，T為日調(diào)度總時(shí)段數(shù)；本發(fā)明中取T＝24；NH為梯級(jí)水電站總數(shù)；PHj,t為梯級(jí)水電站j在t時(shí)段的發(fā)電量；②所述扣除梯級(jí)水電發(fā)電后的剩余負(fù)荷峰谷差模型為：minf2=max(PDt-Σj=1NHPHj,t)-min(PDt-Σj=1NHPHj,t)]]>其中f2為扣除梯級(jí)水電發(fā)電后的剩余負(fù)荷峰谷差，PDt為系統(tǒng)t時(shí)段的負(fù)荷值；③所述火電系統(tǒng)運(yùn)行成本模型為：minf3=Σt=1TΣi=1NGuit(ai+biPGi,t+ciPGi,t2)]]>其中f3為火電系統(tǒng)運(yùn)行成本，NG為系統(tǒng)內(nèi)火電機(jī)組臺(tái)數(shù)，uit為火電機(jī)組i在t時(shí)段的開(kāi)停機(jī)狀態(tài)，1表示開(kāi)機(jī)，0表示停機(jī)，PGi,t為第i臺(tái)火電機(jī)組在t時(shí)段的有功功率，ai，bi，ci為第i臺(tái)火電機(jī)組煤耗特性參數(shù)；④所述火電系統(tǒng)污染物排放量模型為：minf4=Σt=1TΣi=1NGuit[αi+βiPGi,t+γiPGi,t2+ηiexp(δiPGi,t)]]]>其中f4為火電系統(tǒng)污染物排放量，αi，βi，γi，ηi，δi為第i臺(tái)火電機(jī)組排污特性參數(shù)；2)確定所述梯級(jí)水電調(diào)度周期內(nèi)發(fā)電量模型、扣除梯級(jí)水電發(fā)電后的剩余負(fù)荷峰谷差模型、火電系統(tǒng)運(yùn)行成本模型和火電系統(tǒng)污染物排放量模型的約束條件，所述約束條件包括系統(tǒng)約束、火電機(jī)組約束和水電機(jī)組約束：①系統(tǒng)約束包括功率平衡約束和旋轉(zhuǎn)備用容量約束：a)所述功率平衡約束為：Σi=1NGuitPGi,t+Σj=1NHPHj,t+Σk=1NWPWk,t=PDt,]]>其中PWk,t為第k個(gè)風(fēng)電場(chǎng)t時(shí)段的輸出功率，NW為系統(tǒng)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)總數(shù)；b)所述旋轉(zhuǎn)備用容量約束分為系統(tǒng)向上的旋轉(zhuǎn)備用容量約束和系統(tǒng)向下的旋轉(zhuǎn)備用容量約束，所述系統(tǒng)向上的旋轉(zhuǎn)備用容量約束為：Σi=1NGuitRGi,tu+Σj=1NHRHj,tu=(Σk=1NWPWk,t)ku%+PDtL%]]>所述系統(tǒng)向下的旋轉(zhuǎn)備用容量約束為：Σi=1NGRGi,td+Σj=1NHRHj,td=(Σk=1NWPWk,t)kd%,]]>其中和分別為第i臺(tái)火電機(jī)組和第j座梯級(jí)水電站t時(shí)段所提供的上備用容量，和分別為第i臺(tái)火電機(jī)組和第j座梯級(jí)水電站t時(shí)段所提供的下備用，ku和kd為風(fēng)電波動(dòng)系數(shù)，L為系統(tǒng)波動(dòng)系數(shù)；②火電機(jī)組約束包括火電出力上下限約束、火電機(jī)組爬坡速率約束和火電機(jī)組最小開(kāi)停機(jī)時(shí)間約束：a)所述火電機(jī)組出力上下限約束為PGi,min≤PGi,t≤PGi,max，PGi,min和PGi,max為第i臺(tái)火電機(jī)組出力下限和上限；b)所述火電機(jī)組爬坡速率約束為：PGi,t-PGi,t-1≤vGi,upT1和PGi,t-1-PGi,t≤vGi,downT1，vGi,up和vGi,down為第i臺(tái)火電機(jī)組向上和向下爬坡速率，T1＝1；c)所述火電機(jī)組最小開(kāi)停機(jī)時(shí)間約束為和分別為第i臺(tái)機(jī)組最小運(yùn)行時(shí)間和停運(yùn)時(shí)間；③水電機(jī)組約束包括水電廠水量平衡約束、水電廠庫(kù)容約束、水電廠發(fā)電流量約束、水電廠調(diào)度周期始末庫(kù)容約束和水電廠發(fā)電功率約束：a)所述水電廠水量平衡約束為：VHj,t=VHj,t-1+IHj,t-QHj,t+Σm∈MQHm,t-τ(m,j),]]>VHj,t，IHj,t和QHj,t分別為水電廠j在時(shí)段t的水庫(kù)庫(kù)容、自然入流量和發(fā)電流量，M為直接位于水庫(kù)j上游的水庫(kù)集合，τ(m,j)為從水庫(kù)m到水庫(kù)j的水流流達(dá)時(shí)間；b)所述水電廠庫(kù)容約束為VHj,min≤VHj,t≤VHj,max，VHj,min和VHj,max分別為梯級(jí)水電站j的水庫(kù)庫(kù)容下限和上限；c)所述水電廠發(fā)電流量約束為QHj,min≤QHj,t≤QHj,max，QHj,min和QHj,max分別為梯級(jí)水電站j的發(fā)電流量下限和上限；d)所述水電廠調(diào)度周期始末庫(kù)容約束為VHj,0＝Vini,j；VHj,T＝Vend,j，Vini,j和Vend,j分別為梯級(jí)水電站j調(diào)度周期的始、末庫(kù)容；e)所述水電廠發(fā)電功率約束為PHj,min≤PHj,t≤PHj,max，其中，水電廠出力與水流量的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：PHj,t＝c1jVHj,t2+c2jQHj,t2+c3jVHj,tQHj,t+c4jVHj,t+c5jQHj,t+c6j，參數(shù)c1j，c2j，c3j，c4j，c5j，c6j分別為梯級(jí)水電站j的發(fā)電系數(shù)，PHj,min和PHj,max分別為水電機(jī)組j允許的最小及最大出力。如圖1所示。根據(jù)節(jié)能發(fā)電調(diào)度的原則，在制定電力系統(tǒng)短期調(diào)度計(jì)劃時(shí)，風(fēng)電優(yōu)先全額并網(wǎng)；梯級(jí)水電站兼顧調(diào)峰性能與自身的發(fā)電效益，即梯級(jí)水電站以周期內(nèi)發(fā)電量最大以及剩余負(fù)荷峰谷差最小為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，以求減少火電機(jī)組頻繁啟停與出力波動(dòng)，同時(shí)充分利用水資源盡可能多的代替火電進(jìn)行發(fā)電，節(jié)約火電的燃料成本，降低污染物的排放，實(shí)現(xiàn)水電站綜合效益的最大化；火電以運(yùn)行成本最低、排污量最小為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度?；痣娕c水電共同應(yīng)對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)和風(fēng)電的隨機(jī)間歇性。但是針對(duì)火電優(yōu)化調(diào)度的模型涉及機(jī)組組合與多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化，考慮模型的復(fù)雜性及多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中算法易陷入局部最優(yōu)和效率問(wèn)題，提出兩階段優(yōu)化調(diào)度方法進(jìn)行求解。第一階段尋求機(jī)組的最優(yōu)組合狀態(tài)，第二階段在機(jī)組組合方式確定的前提下進(jìn)行機(jī)組間的多目標(biāo)負(fù)荷優(yōu)化分配。具體的求解方法如下：Σi=1N-1PGi,max<Pdt,Σi=1NPGi,max>PdtPdt=PDt(1+L%)+(Σk=1NWPWk,t)ku%-Σk=1NWPWk,t-Σj=1NHPHj,t]]>如圖2所示，所述啟發(fā)式搜索流程步驟為：(1)根據(jù)機(jī)組最小比耗量和機(jī)組最大輸出功率建立機(jī)組發(fā)電序位表；(2)根據(jù)負(fù)荷需求投入前N臺(tái)機(jī)組；(3)判斷是否滿足負(fù)荷平衡，若滿足負(fù)荷平衡則得到第t時(shí)段機(jī)組組合方式，否則，啟動(dòng)第N+1臺(tái)機(jī)組令N＝N+1并返回判斷是否滿足負(fù)荷平衡；(4)判斷所求t時(shí)段是否在當(dāng)前運(yùn)行時(shí)段T之后，若是則得到機(jī)組組合方式的初始解，否則轉(zhuǎn)回步驟(2)；(5)對(duì)得到的機(jī)組進(jìn)行最小啟停時(shí)間修正，修正原則為：a)如果某時(shí)段有機(jī)組在不足停機(jī)時(shí)間的情況下要求啟動(dòng)，即機(jī)組未達(dá)到最小停機(jī)時(shí)間，那么該時(shí)段剔除未達(dá)到最小停機(jī)時(shí)間的機(jī)組，逐次增加發(fā)電序位表中未投入運(yùn)行且排序靠前的機(jī)組，直至滿足負(fù)荷平衡；b)如果某時(shí)段機(jī)組在不足開(kāi)機(jī)時(shí)間間隔的情況下就停止運(yùn)行，即機(jī)組未達(dá)到最小開(kāi)機(jī)時(shí)間，那么該時(shí)段機(jī)組不允許停機(jī)，直至滿足最小開(kāi)機(jī)時(shí)間；c)檢查經(jīng)修正的機(jī)組組合方式中是否存在冗余機(jī)組，若存在則予以剔除，從而得到最終的機(jī)組組合方式；(6)得到最終機(jī)組組合方式。所述第二階段在機(jī)組組合方式確定的前提下進(jìn)行機(jī)組間的多目標(biāo)負(fù)荷優(yōu)化分配包括：(1)根據(jù)建立的所述發(fā)電序位表和扣除水電發(fā)電量后的日負(fù)荷分配火電機(jī)組間的備用容量和負(fù)荷；①所述備用容量分配原則為：優(yōu)化分配火電機(jī)組所承擔(dān)的備用容量，使得其完成備用容量負(fù)荷所需時(shí)間最短，以及時(shí)彌補(bǔ)負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差和風(fēng)電預(yù)測(cè)偏差，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。t時(shí)段，第i臺(tái)火電機(jī)組所承擔(dān)的上備用容量和下備用容量計(jì)算公式為：RGi,tu=uitvGi,up(Rtu/Σi=1NGuitvGi,up)RGi,td=uitvGi,down(Rtd/Σi=1NGuitvGi,down);]]>②所述火電機(jī)組間的負(fù)荷分配原則為：各時(shí)刻機(jī)組承擔(dān)的備用容量分配結(jié)束后，機(jī)組剩下的容量即為參加優(yōu)化調(diào)度的容量，故對(duì)機(jī)組承擔(dān)備用容量后的出力上下限值進(jìn)行修正。t時(shí)段,第i臺(tái)火電機(jī)組實(shí)際出力的上下限為PGi,tmax=PGi,max-RGi,tuPGi,tmin=PGi,min+RGi,td;]]>(2)對(duì)模型中多重目標(biāo)函數(shù)的處理采用基于單目標(biāo)思路的多目標(biāo)求解方法，即將多目標(biāo)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問(wèn)題。鑒于分目標(biāo)乘除法可以有效地避免了權(quán)重的選取和無(wú)量綱化處理以及隸屬度函數(shù)的選取問(wèn)題，本發(fā)明將其應(yīng)用于上述多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的單目標(biāo)轉(zhuǎn)化，以求在達(dá)到較好的優(yōu)化效果的同時(shí)，提高優(yōu)化方案的簡(jiǎn)潔性。本發(fā)明采用自適應(yīng)免疫疫苗算法求解出上述整體風(fēng)水火短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型的最優(yōu)解。如圖3所示，所述自適應(yīng)免疫疫苗算法的流程如下：①設(shè)置優(yōu)化算法的參數(shù)；②隨機(jī)生成初始種群；③計(jì)算抗體適應(yīng)度；④根據(jù)抗體的適應(yīng)度，選取部分優(yōu)秀抗體復(fù)制到記憶細(xì)胞，并對(duì)優(yōu)秀抗體進(jìn)行疫苗提取操作；⑤執(zhí)行復(fù)制和自適應(yīng)交叉、變異操作；⑥隨機(jī)選取一定比例抗體進(jìn)行疫苗接種；⑦進(jìn)行種群和記憶細(xì)胞的更新；⑧終止條件判定，若當(dāng)前群體中包含最佳個(gè)體，則算法停止運(yùn)行并輸出結(jié)果；否則轉(zhuǎn)回到③。在一實(shí)施例中，以某省火電系統(tǒng)基礎(chǔ)上配以一個(gè)梯級(jí)水電站和一個(gè)裝機(jī)容量為300MW的大型風(fēng)電場(chǎng)，由此構(gòu)成風(fēng)水火聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)。火電機(jī)組的特性參數(shù)見(jiàn)下表1。由于缺少火電系統(tǒng)最小啟停時(shí)間的相關(guān)數(shù)據(jù)，本發(fā)明根據(jù)機(jī)組的特性參數(shù)設(shè)定各機(jī)組的最小啟停時(shí)間如下表2：表1火電機(jī)組特性參數(shù)表2火電機(jī)組出力和最小啟停時(shí)間特性參數(shù)將表1、表2中的數(shù)據(jù)代入到Matlab語(yǔ)言編制的發(fā)電序位表程序，得到如下表3的機(jī)組排序方法：表3不同排序方法的結(jié)果對(duì)比從表3中可以看出本發(fā)明提出的機(jī)組排序法與傳統(tǒng)的機(jī)組排序法相比兼顧了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和快速性。梯級(jí)水電特性參數(shù)見(jiàn)表4和表5。表4梯級(jí)水電參數(shù)表5梯級(jí)水電各時(shí)段流量參數(shù)自適應(yīng)免疫疫苗算法的參數(shù)設(shè)置為：種群規(guī)模Size＝50；接種系數(shù)：ζ＝0.3；進(jìn)化代數(shù)：M＝200；交叉概率:pc1＝0.9,pc2＝0.4；變異概率：pm1＝0.2，pm2＝0.01；疫苗閥值：ψ1＝0.7，ψ2＝0.3。24時(shí)段系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)和風(fēng)電輸出功率預(yù)測(cè)如下圖4所示，負(fù)荷波動(dòng)系數(shù)L％＝7％；風(fēng)電波動(dòng)系數(shù)取ku％＝kd％＝15％：原系統(tǒng)峰谷差800MW，加入風(fēng)電后峰谷差870.6MW?？梢?jiàn)風(fēng)電的加入增大了系統(tǒng)峰谷差。梯級(jí)水電采用兼顧周期內(nèi)發(fā)電量和調(diào)峰效益方案，其水電調(diào)度各時(shí)段的出力情況見(jiàn)圖5，梯級(jí)水電加入后系統(tǒng)峰谷差為837.3MW，周期發(fā)電量為8505.7MW。在梯級(jí)水電加入前后，火電機(jī)組組合方式見(jiàn)表6和表7，各時(shí)段火電機(jī)組投入臺(tái)數(shù)與加入梯級(jí)水電之前相比有所減少?？梢?jiàn)，梯級(jí)水電的加入能夠很好地代替部分火電機(jī)組，減少火電系統(tǒng)的機(jī)組啟停次數(shù)，節(jié)約能源的同時(shí)降低了污染物排放。梯級(jí)水電加入前后，火電機(jī)組投入臺(tái)數(shù)對(duì)比見(jiàn)圖6。表6加入梯級(jí)水電前，火電機(jī)組組合方式表7加入梯級(jí)水電后，火電機(jī)組組合方式表8給出了在加入梯級(jí)水電后，對(duì)應(yīng)的各時(shí)段火電機(jī)組出力情況。表8加入梯級(jí)水電后，對(duì)應(yīng)的火電機(jī)組24時(shí)段出力值顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3