含风/水/火电的电力系统动态经济调度和节能调度

【摘要】：随着能源需求的不断增长和化石燃料资源的逐渐枯竭，以及环境问题的日益突出，风力发电作为可再生能源中最具经济发展前景的发电方式之一越来越受到人们的青睐和重视。与传统发电不同，风电输出功率具有间歇性和随机性，这给电力系统的调度带来了新的要求和挑战，因此，对接有风电场的电力系统调度问题进行研究具有重要的理论意义和实用价值。 本文在对电力系统经济调度研究现状的分析基础上，研究含风电、梯级水电、火电的动态经济调度和节能调度问题，主要研究工作如下： ①电力系统动态经济调度需计及系统中各种电源在不同时间断面的耦合性，具有随机性的风电接入电力系统后使该问题更为复杂。本文在含风电和火电的电力系统动态经济调度的基础上计及系统中的梯级水电站的影响，建立含风/水/火电的电力系统动态经济调度的单目标模型。该模型把火电出力和水电发电流量作为控制变量，以发电成本最小或购电成本最小为目标，约束条件包括火电机组出力约束和爬坡约束、水电机组出力约束及发电流量约束，计及各梯级水电站在时间上的耦合性的水量平衡约束等。运用粒子群算法求解该模型。计算中由火电机组和梯级水电站共同承担风电功率预测误差对系统旋转备用容量的需求；由火电机组的爬坡约束动态处理每个时段机组的出力范围，使粒子在可行域内搜索以提高寻优能力。 ②随着节能减排政策的实施，电力系统在运行调度时除要考虑经济性因素外，还应该考虑尽量减少煤耗量和污染物排放量。本文以火电购电成本最小、煤耗量最小和污染气体排放量最小为目标函数，建立含风/水/火电的电力系统动态节能调度的多目标模型。为避免采用加权方法将多个优化目标归并为单个目标时存在的量纲统一和权重设置困难的问题，本文基于快速非支配排序遗传算法求解该模型。优化过程中通过计算所有约束条件的总越限值确定个体间的支配关系，以实现种群中个体的快速非支配排序和计算拥挤度，从而得到Pareto最优解集。运用模糊逻辑评价法从该解集中选取最优非劣解作为最终调度方案。 ③基于MATLAB编程环境实现上述算法，对标准算例和实际电力系统进行仿真计算。计算结果表明风电接入电网后，由水、火电共同承担系统的旋转备用容量比仅由火电承担能大大降低增加的额外成本；优先安排风、水清洁能源发电，能最大限度地减少能源消耗和污染物排放，实现资源的优化配置。 【关键词】：风电场 梯级水电站 多目标节能调度 粒子群算法 NSGA-Ⅱ算法
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM73
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题研究的背景和意义8
• 1.2 电力系统经济调度研究现状8-15
• 1.2.1 动态经济调度8-9
• 1.2.2 水火电力系统联合调度9-10
• 1.2.3 含风电场的电力系统动态经济调度10-14
• 1.2.4 含风电场的电力系统多目标节能调度14-15
• 1.3 本文的主要研究工作15-16
• 2 含风/水/火电的电力系统动态经济调度16-39
• 2.1 引言16
• 2.2 含风/水/火电的电力系统动态经济调度模型16-20
• 2.2.1 目标函数16-17
• 2.2.2 约束条件17-20
• 2.3 粒子群算法的基本原理20-22
• 2.3.1 粒子的速度和位置更新20-21
• 2.3.2 参数设置21-22
• 2.4 含风/水/火电的电力系统动态经济调度的 PSO 算法实现22-25
• 2.4.1 关键问题22-24
• 2.4.2 算法流程24-25
• 2.5 算例分析25-38
• 2.5.1 测试系统25-35
• 2.5.2 实际电网35-38
• 2.6 本章小结38-39
• 3 含风/水/火电的电力系统多目标节能调度39-55
• 3.1 引言39
• 3.2 含风/水/火电的电力系统多目标节能调度模型39-40
• 3.2.1 目标函数39-40
• 3.2.2 约束条件40
• 3.3 带精英策略的快速非支配排序遗传算法40-44
• 3.3.1 多目标优化问题的 Pareto 最优解40-41
• 3.3.2 非支配解集的构造方法41-42
• 3.3.3 虚拟适应度42
• 3.3.4 NSGA-Ⅱ 遗传操作算子42-44
• 3.3.5 约束条件的处理44
• 3.3.6 计算步骤44
• 3.4 含风/水/火电的电力系统多目标节能调度的 NSGA-Ⅱ 实现44-48
• 3.4.1 编码44-45
• 3.4.2 初始化45
• 3.4.3 总越限值计算45-46
• 3.4.4 快速非支配排序46
• 3.4.5 拥挤度计算46
• 3.4.6 算法流程46-47
• 3.4.7 最优非劣解47-48
• 3.5 算例分析48-54
• 3.5.1 标准算例48-51
• 3.5.2 实际算例51-54
• 3.6 本章小结54-55
• 4 结论55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-61
• 附录61
• A．作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录61
• B．梯级水电站数据61

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