基于节能减排的多目标优化发电调度研究

【摘要】：为了实现能源生产与环境保护协调发展,建设环境友好型社会,节能减排已经成为当前全国经济工作的一项关键任务。特别是我国的电力工业以煤电为主,并且这种格局在今后相当长的一段时期内将继续保持下去,其对能源产生的压力和环境产生的影响已经严重制约了电力工业的发展。因此研究节能减排发电调度具有重要意义。 本文首先研究节能减排发电调度内容,根据节能减排发电调度的特点构建了多目标优化的数学模型,该模型综合考虑发电机组出力、功率平衡等电力系统安全稳定运行的约束条件,以尽可能实现系统总能耗、总污染排放量最小化的综合优化目标。 针对该节能减排发电调度模型,以传统的带精英策略非劣排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II,NSGA-II)和微分进化算法(Differential Evolution Algorithm,DE)为基础,提出一种改进的非劣排序微分进化算法(Improved Non-dominated Sorting Differential Evolution Algorithm,INSDE)对其进行求解。该算法的改进过程如下:采用小生境思想对NSGA-II算法中的Pareto非劣排序的拥挤度机制进行改进;采用DE算法代替NSGA-II算法中的遗传操作;采用动态调整机制控制算法参数对DE算法传统的进化机制进行改进。以克服NSGA-II算法存在的收敛不稳定、容易早熟等缺点。以一个6发电单元的系统为例进行仿真,结果表明,对比传统NSGA-II算法与非劣排序微分进化算法(Non-dominated Sorting Differential Evolution Algorithm,NSDE),INSDE算法能够更好地引导并保证搜索过程向最优解逼近。 最后,建立了节能减排优化发电调度系统。该系统能够实现用户管理、发电单元信息管理、数据库管理、在线显示各机组实时出力、优化调度方案分析等功能,能够在一定程度上为实现节能减排发电调度提供科学指导。 【关键词】：节能减排 发电调度 多目标优化 微分进化 小生境 动态调整机制
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM73
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题的目的和意义10-11
• 1.2 研究现状11-13
• 1.2.1 国内研究现状11-12
• 1.2.2 国外研究现状12
• 1.2.3 存在的主要问题12-13
• 1.3 论文的主要工作13
• 1.4 小结13-14
• 第二章 节能减排发电调度的研究14-21
• 2.1 节能与减排的理解14-15
• 2.2 节能减排发电调度的内容15-17
• 2.2.1 节能减排发电调度的指导思想16
• 2.2.2 节能减排发电调度的实用措施16-17
• 2.3 节能减排发电调度的影响17-19
• 2.3.1 节能减排发电调度对购电成本的影响17-18
• 2.3.2 节能减排发电调度对系统安全的影响18
• 2.3.3 节能减排发电调度对系统备用容量的影响18
• 2.3.4 节能减排发电调度对电网结构的影响18-19
• 2.3.5 节能减排发电调度对电网企业效益的影响19
• 2.3.6 节能减排发电调度对电力市场的影响19
• 2.4 节能减排发电调度面临的问题19-20
• 2.5 小结20-21
• 第三章 节能减排多目标优化发电调度模型21-33
• 3.1 考虑污染物排放因素的节能发电调度模型21-25
• 3.1.1 等能耗水平下考虑污染物排序节能发电调度模型21-23
• 3.1.2 考虑排污费的成本累加节能发电调度模型23
• 3.1.3 综合考虑环境经济优化发电调度模型23-25
• 3.2 考虑网损以煤耗最小为目标的发电调度模型25
• 3.3 考虑节能因素的发电调度模型25-26
• 3.4 节能减排多目标优化发电调度模型26-32
• 3.4.1 多目标优化的基本概述26-28
• 3.4.2 机组发电煤耗量方程28-30
• 3.4.3 机组污染物排放量方程30-31
• 3.4.4 网损方程31
• 3.4.5 节能减排多目标优化发电调度模型31-32
• 3.5 小结32-33
• 第四章 多目标优化算法研究33-53
• 4.1 多目标优化问题的求解方法33-37
• 4.1.1 基于单目标思路的多目标求解方法33-35
• 4.1.2 基于进化算法的多目标优化算法35-37
• 4.2 带精英策略的非劣排序遗传算法(NSGA-II)37-41
• 4.2.1 非劣解集的构造方法37-39
• 4.2.2 最优个体的保留策略39
• 4.2.3 群体多样性的保持方法39-41
• 4.3 非劣排序微分进化算法（NSDE）41-45
• 4.3.1 微分进化算法简介41-42
• 4.3.2 微分进化算法在电力系统中的应用42-43
• 4.3.3 非劣排序微分进化算法（NSDE）43-45
• 4.4 改进的非劣排序微分进化算法（INSDE）45-49
• 4.4.1 改进的排挤机制45-48
• 4.4.2 改进的微分进化算法48-49
• 4.5 最优非劣解49-50
• 4.6 基于INSDE 的节能减排发电调度求解方法50-52
• 4.7 小结52-53
• 第五章 算例仿真结果与分析53-68
• 5.1 算例接线图及数据53-54
• 5.1.1 IEEE30 节点网络结构图53-54
• 5.1.2 系统参数54
• 5.2 单目标优化54-60
• 5.2.1 对煤耗量单目标优化55-57
• 5.2.2 对排污量单目标优化57-59
• 5.2.3 结果比较59-60
• 5.3 多目标优化60-67
• 5.3.1 NSGA-II 优化结果60-62
• 5.3.2 NSDE 优化结果62-63
• 5.3.3 INSDE 优化结果63-64
• 5.3.4 多目标优化结果比较与分析64-67
• 5.4 小结67-68
• 第六章 基于C#.NET技术的节能减排优化发电调度系统68-74
• 6.1 系统开发环境68-70
• 6.1.1 .NET 概述68-70
• 6.1.2 C#.NET 概述70
• 6.2 系统设计70-73
• 6.2.1 系统需求分析70-71
• 6.2.2 系统的功能模块71-72
• 6.2.3 系统界面设计及功能开发72-73
• 6.3 小结73-74
• 第七章 结论与展望74-75
• 7.1 结论74
• 7.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 个人简历 在读期间发表的学术论文79-80
• 致谢80

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