考虑清洁能源的机组组合研究

【摘要】：节能调度作为发电产业的重要部分,已受到普遍重视。本文探讨了水电和风电两种清洁能源,并重点分析了梯级水电站、水电机组振动问题、抽水蓄能电站和风电不确定性对机组组合的影响。 由于梯级水电站的一系列电站间水能联系紧密,本文提出一种以集合形式处理梯级水电站的免疫算法。算法利用免疫算法的记忆调节机制和便于处理离散变量的优势,将存在水能联系的梯级水电站机组看作一个集合进行统一编码,大大缩小了含有梯级水电站的水火电联合调度机组组合的可行解空间,提高了求解效率。此外,算法还考虑了系统中各类机组特点,变异率根据机组类型设定,以提高寻优的效率。算例验证了上述方法的有效性和合理性。 针对水电机组存在振动的问题,对上述免疫算法进行了改进：一是通过引入虚拟整数变量,将水电机组出力离散为不连续的稳定出力区间,并对水电机组抗体重新编码,利用免疫算法的记忆机制记录机组稳定运行区间,不仅减少了抗体长度,还提高了求解效率；二是在求解过程中,采用结合机组特性和抗体亲和度的抗体自适应变异技术,减小算法搜索的盲目性,提高了寻优效率。算例分析表明,该方法具有较强的实用性。 针对抽水蓄能电站(Pumped Storage Station,PSS)的运行特点和火电机组排污对经济的影响,建立了含PSS的基于节能环保综合效益的机组组合模型,并采用免疫算法求解。算法采用两个抗体片段对PSS的抽水发电工况分别进行编码,引入工况耦合约束来解决PSS机组特有的双工况耦合问题；并通过引入等效环境价值将排污量折算为排污经济损失,将其与煤耗损失进行综合。最后的算例分析表明本文算法收敛性好,有较强的实用性。 针对风电的不确定性,本文以弃风和备用作为处理风电偏差的措施,并将引起的费用计入目标函数,约束条件中以机会约束条件限制了弃风过多和备用不足的风险。针对上述模型,本文尝试采用点估计法求解,该方法通过构造风电出力分布估计点,经过少量确定性计算得到目标函数的统计特征值。算例分析显示本算法可以确定系统机组组合安排时的最优备用容量配置,并得出对于风电高渗透率系统,电源结构应进行相应调整的结论。 【关键词】：机组组合 免疫算法 清洁能源 点估计法 不确定性
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM73
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外机组组合的发展与研究现状10-12
• 1.2.1 考虑水电能源的UC研究现状10-11
• 1.2.2 考虑风电能源的UC研究现状11-12
• 1.3 本文的主要研究内容和章节安排12-14
• 第二章 免疫系统原理及其算法14-17
• 2.1 人工免疫算法14-16
• 2.1.1 免疫算法概述14
• 2.1.2 基于克隆选择原理的免疫算法14-15
• 2.1.3 人工免疫算法的优点15-16
• 2.2 本章小结16-17
• 第三章 免疫算法求解含梯级水电站的水火电联合调度模型17-27
• 3.1 水火电联合调度相关问题17-20
• 3.1.1 水电站运行特点概述17
• 3.1.2 梯级水电站优化调度概述17-18
• 3.1.3 水火电联合调度简述18
• 3.1.4 水火电联合调度数学模型18-20
• 3.2 免疫算法求解含梯级水电站的水火电联合调度20-23
• 3.2.1 免疫算法抗体编码20-21
• 3.2.2 基于集合方法求解含梯级水电站的水火电联合调度21-22
• 3.2.3 抗体亲和度计算和克隆选择方案22-23
• 3.2.4 基于机组类型的抗体片段变异23
• 3.3 算例分析23-26
• 3.4 本章小结26-27
• 第四章 考虑水轮机振动问题的水火电联合调度模型求解27-35
• 4.1 水轮机特性概述和水火电调度简介27-28
• 4.2 免疫算法求解水火电联合调度模型28-31
• 4.2.1 水火电联合调度基本模型28
• 4.2.2 免疫算法的编码方式28
• 4.2.3 水轮机振动问题的处理28-29
• 4.2.4 水电机组水电转换关系的处理29-30
• 4.2.5 基于机组特性的自适应变异方法30-31
• 4.3 算例分析31-34
• 4.4 本章小结34-35
• 第五章 考虑节能减排的水火电联合调度35-44
• 5.1 国内节能减排概述35-36
• 5.1.1 我国能源现状35
• 5.1.2 节能减排的研究现状35-36
• 5.2 基于节能环保综合效益的水火电联合调度模型36-39
• 5.2.1 含PSS的水火电联合调度概述36-37
• 5.2.2 含PSS的水火电联合调度模型37-39
• 5.3 改进免疫算法求解调度模型39-41
• 5.3.1 基本算法介绍39
• 5.3.2 抗体编码方式39-40
• 5.3.3 基于节能环保综合效益的综合亲和度40-41
• 5.4 算例分析41-43
• 5.5 本章小结43-44
• 第六章 考虑风电不确定性的UC模型44-54
• 6.1 风电调度概述44
• 6.2 点估计法44-46
• 6.3 考虑风电不确定的UC建模及求解46-50
• 6.3.1 考虑风电不确定性的UC建模46-48
• 6.3.2 排序法处理机会约束48-49
• 6.3.3 PEM法求解不确定性UC模型49-50
• 6.4 算例分析50-53
• 6.5 本章小结53-54
• 第七章 结论与展望54-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士期间发表论文和科研成果62

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