水火电力系统短期实用化调度模型及求解方法

以某电网的大型水火电力系统为研究对象,从节能降耗及与生产实际接轨的角度出发,基于水火电力系统的解耦机制,将水火联合调度问题建模为2个具有优化时序的子优化问题。在火电优化子问题中,在考虑常规约束的基础上,提出火电机组出力升降走向约束及相邻时段火电总负荷波动阈值约束,以保证火电机组出力平滑;在水电优化子问题中,考虑水电厂日平均出力约束及振动区约束,以保证水电的充分利用。采用改进的具有柔性更新策略的教与学优化算法依次求解2个子优化问题,并针对2个子优化问题中呈现强耦合性的复杂约束,设计不同的启发式约束处理方法。对含有15座火电厂和29座水电厂的某水火电力系统的日前调度进行仿真测试,验证了所提调度模型的可行性和实用性及求解方法的有效性。     

求解大规模水火最优潮流问题的近似牛顿方向解耦算法

分解后计算效率低和解的最优性差一直是困扰大规模水火最优潮流(HTOPF)研究与应用的两个关键问题。针对这些问题,提出了一种求解HTOPF的精确高效的解耦算法。基于近似牛顿方向直接对原问题KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件解耦的思想,将含梯级电厂的HTOPF问题分解为火电问题和水电问题。火电问题分解为单时段最优潮流问题,并进一步划分为多区域子问题;根据水电厂类型的不同将水电问题分解为单个固定水头、单个变化水头水电厂子问题以及梯级水电厂群优化子问题。求解过程中,每个子问题只迭代一次而不用求其最优解,极大地提高了计算效率。仿真计算结果表明:所提算法具有良好的适应性和稳定性,不仅显著减少了内存占用,而且在串行求解时CPU计算时间缩短了3~4倍,在并行计算条件下可获得10~20倍甚至1 000倍以上的加速比,并保证所得最优目标值与准确值之间的误差在10-8以下,确保了分解协调结果的最优性。     

基于互补机制的水火电力系统机组组合

针对水火电力系统短期发电计划中火电机组的开停机组合与水电调度问题解法复杂性,提出以水电发电量最大、耗水量最小和火电煤耗量最小且具有时序的3个优化子问题的发电调度模型,综合考虑一个调度周期内系统机组的运行状态。基于解耦的水火电力系统优化模型不仅可以确定水电的最佳放水策略,也可以体现水电和火电互补作用,充分提高水火电力系统联合运行的经济性。针对水电系统强非线性特点,采用新型随机全局优化仿电磁学算法进行求解,对火电系统则采用改进微粒群优化算法进行求解。通过一个具有3个体积水电站和5个火电厂的水火电力系统的仿真分析,表明以互补机制为理论基础的优化模型的正确性及算法求解的有效性。     

水火电力系统负荷分配的节能模型

基于二次曲线型三级水库水体分析了三级水体对水电站的机组所产生电能及水轮发电机组所产生的电功率。分析了有功功率负荷在水电厂和火电厂之间的最优分配问题,建立了水电站水耗量最小化的水火电力系统联合负荷分配的节能优化模型。利用水煤能源换算系数,提供优化的方法确定水电机组的耗水量和火电机组的耗煤量,从而实现水电机组节水发电、火电机组节煤发电的目的;采取水煤能源换算系数负荷分配的节能效果不一样,水煤能源换算系数的数值越小,分配给水电的功率就越多,火电发出的功率相应的减少,煤耗量就越少,节能效果越显著。给出了一个计算实例,验证了所提出模型的适用性。     

基于效益分析的水火电力系统短期优化调度

不可再生能源的消耗和可再生能源的高效利用,是电力系统短期优化调度需首要考虑的问题。文章提出一种新的水火电力系统短期优化调度的调度准则,即生产单位电能所需消耗水量的总和最小,并据此给出了基于效益分析的短期优化调度数学模型及其评价方法。首先建立了基于水库能的水电站发电模型,构建了火电机组的煤耗函数;再把火电系统煤的消耗量通过一定的换算标准转换成水量,根据水电系统中单位电量需消耗水量的计算方法,计算出各个电厂生产单位电能所需要消耗的水量,以此为准则对所有电厂进行短期发电的优化调度。以包括红水河8个梯级水电站和12个火电厂的广西电网为实例进行了仿真计算,计算结果证明所提出的调度准则具有可行性和适用性。     

抽水蓄能电站群短期优化调度

本文提出利用大系统分解协调理论,将整个水水电协调调度问题分解为火电、常规水电和抽水蓄能三个子问题。针对华北电网中多抽水蓄能电站的出现,研讨了抽水蓄能电站群的优化调度问题。对定水头抽水蓄能电站群提出并使用了标准水的概念。据此提出了“加虚拟弧的网络流规划法”的抽水蓄能电站群优化方法,并以京津唐电网为算例进行了计算。计算结果表明,本文提出的算法是有效的和实用的。     

水火电力系统有功无功经济调度的新算法

本文建立了水火电力系统有功无功经济调度的大系统分解协调模型,将复杂电力系统分解成火电有功、水电有功及无功三个相对简单的子系统,协调求解。求取协调变量λ时采用区间寻优法妥善处理火电机组越限问题。用网流法优化水电有功和无功子系统,并提出了一种特殊变费用系数网络的最小费用流算法,算例结果表明,本文模型合理且算法有效,经济效益明显。     

基于解空间分解的电力系统无功优化

为解决大型电力系统无功控制变量维数灾的问题,提出一种基于解空间分解的方法对电力系统进行无功优化。通过摄动分析选出无功优化中最活跃的控制变量,根据该控制变量分解解空间,最后在JADE(Java agent development)平台上对分解后的问题进行并行计算。应用该方法对IEEE30节点系统进行无功优化计算,结果表明基于解空间分解的办法在电网无功优化计算中具有较强的全局搜索能力和较高的收敛精度。     

水火电力系统开停机计划与调度

本文给出了处理复杂水火电系统中火电机组组合与水火电调度优化的数学模型,井结合我国电力系统经济运行的需要,提出了一种适用于多水电系统开停机优化的综合算法。 对具有梯级水电站和53台机组的水火电力系统进行了计算,计算结果表明,优化效果和计算速度都是满意的。该方法可适用于短期优化调度计算与分析。     

应用逐次逼近动态规划计算水火电力系统经济负荷分配

本文讨论复杂水火电力系统经济负荷分配的逐次逼近动态规划解。文章首先导出各种情形下的递推公式。根据动态规划原理,将多水电厂和多火电厂的负荷分配分解为两个既独立又联合的纯火电和纯水电的动态规划问题。其次介绍对状态变量粗分格的逐次逼近动态规划法和对决策变量采用黄金分割的单维搜索法。这些算法明显地减少了计算工作量。由于目标函数具有近似的凸性,全局最优的收敛性一般能得到保证。     

基于互补机制的水火电力系统短期节能发电调度

为充分提高水火电力系统联合运行的经济性,将减少非可再生能源的使用量及降低火电成本为主要目标的水火电力系统短期发电调度问题,转化为水力发电量最大、耗水量最小和火力发电燃料总耗量最小且具有时序的3个优化子问题。该优化模型不仅可确定水电的最佳放水策略和火电的最佳出力,还可描述水电和火电的互补作用,充分体现节能和效益的理念。针对水电系统具有强非线性的特点,采用改电磁学算法进行求解,对火电子系统则采用内点法进行求解。算例结果验证了该方法的有效性。     

基于NSGA-Ⅱ算法的多目标水火电站群优化调度模型研究

含有梯级水电厂的水火电力系统优化调度必须考虑各水电厂之间的水力耦合、上下游水电厂之间水流到达时间的延迟和可能弃水等因素.在考虑环境保护和节约能源以及水电厂运行特点的基础上,提出了一种以火电厂总运行费用、污染气体排放量、水电厂弃水量为优化目标的水火电站群多目标优化调度模型.快速分类非支配遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ)是一种新型的多目标遗传算法,文中首次将其应用于水火电站群的优化调度.计算表明,该模型有利于节能减排和环境保护,提高了水力资源的利用程度,提升了电力系统的综合运行效益,为水火电力系统短期优化凋度提供了新的研究思路.     

电力市场中的水火电优化调度模型及其应用

分析了水电站如何根据市场需求、价格情况、生产成本函数及利润函数确定其最佳放水率的问题,然后根据水、火电的不同特点并综合考虑电力市场环境下水、火电收益函数和用户需求,以水力、火力发电资源在最经济利用的条件下满足顾客需求为目标建立了水火电优化调度模型,并推导出水火电联合系统最佳经济调度的必要条件,由此求出了一天中各时段的各水电厂最佳放水率(或最佳出力)和各火电厂最佳出力。最后举例说明了该模型在电力市场环境下的水火电优化调度中的应用,并证明了在该环境下通过水火电优化调度实现水电、火电和电网三方“共赢”的可行性。     

电力系统大型稀疏矩阵的快速解法

本文介绍在电力系统大型稀疏矩阵的直接解法中,稀疏按列消去的程序技巧。 在电力系统网络方程的计算中,广泛应用了以三角分解为基础的按行的高斯消去法及按行的三角分解法。本文介绍的稀疏按列消去程序技巧,大大减少了寻找次数,由n~2阶次降低为n阶次,将使网络方程分解的计算速度有较大的提高。 实际计算表明,对于33节点系统的P—Q分解法潮流计算形成两个因子表的总时间,还不到一次迭代时间;而有的计算程序则需要5～10次迭代时间。对这个结果,文中做了分折。本文末尾还给出了这部分的DJS—21机ALGOL-60的标准程序。     

发电厂间负荷的经济分配

1修正梯度法在水火电联合的电力系统中,在保证系统安全、稳定的前提下,各厂间可按水头基本无变化来处理各水火电厂间日负荷的经济调度。这时各电厂所分担的负荷应满足以下条件:a.系统中m个火电厂全天T个时段中总的燃料消耗量应最少,即b.同时还应满足使各水电厂发电用水量等于某一规定的全天用水量,即     

大型水火电力系统短期最优机组启停调度

给出了描述大型水火电力系统短期机组启停调度的数学模型,应用大系统分散控制理论将这一复杂问题分解为3个简单的子问题,分别用一维动态规划和网络规划法术解,最后,通过拉格朗日乘子协调控制得出最优可行解。该算法也可同时考虑火电的最优启停机计划和水电的优化调度。     

贵州水火电经济评价及其在电力系统中的最优配比研究

本文根据贵州省水火电资源优势,对近期准备开发的水火电工程进行了经济计算和分析评价,得出了水电的各项经济评价指标远比火电高、水电比火电经济的结论,并论述了水电的综合利用效益大和优先开发水电的经济优越性。通过电力系统水火电不同容量配比时年费用计算和绘制年费用曲线,求出了电力系统水火电最优配比和2000年贵州电力系统水火电最优配比装机。     

FWK型分布式稳定控制系统的应用

0　引言西北地区水力、火力资源极为丰富 ,但分布不均。黄河上游的甘肃、青海两省已建成并投产装机容量在 1GW以上的水电厂有 :龙羊峡、李家峡和刘家峡水电厂 ,规划待建且装机容量在 1GW以上的水电厂将有公伯峡、拉西瓦、黑山峡水电厂等。装机容量在 1GW以上的火电厂仅有靖远电厂。东部陕西省目前有 1GW以上装机容量的火电厂有 :秦岭、渭河、宝鸡电厂。北部宁夏自治区 1GW以上的火电厂有大坝电厂以及已获准开工的石咀山第二发电厂。随着这些水火电资源的建设 ,西北地区系统形成了丰水季节西部水电东送陕西、北送宁夏 ,枯水季节东部火电…     

水火电力系统短期节能与经济发电优化调度

选取节能和经济两个决策目标,建立水火电力系统发电多目标优化调度模型,寻求满足决策目标的最优调度方案。根据水力发电和火力发电的能耗特性,引入同等装机容量技术条件下水煤转换系数的概念,建立了水火电力系统联合发电能耗模型以及火电综合成本模型,并选取水火电力系统发电等效总煤耗最小作为节能调度的目标,选取火电厂发电综合成本最小作为经济调度的目标,对含有梯级水电站群和多个火电厂的大区域性电力系统进行多目标优化调度。以一个具有8个梯级水电站和8个火电厂的水火电力系统为例进行仿真,其结果证明所建的节能与经济发电优化调度模型能够在增加发电量的同时,提高水资源利用率,节约煤炭资源,降低火电成本,创造良好的发电效益和经济效益。     

基于分位数的CVaR方法在水电多风险分析中的应用

提出了一种基于分位数的条件风险价值(CVaR)方法,以各期CVaR的绝对偏差加权和最小为目标函数建立数学模型,针对水电在上网竞价过程中面临的电价、来水、需求等各类营销风险,在蒙特卡罗模拟条件下,给出相应的发电收益率表达式,对模型进行扩展.该模型可同时应用于计及风险的发电量时间分解和空间分配计算,以完全市场模式下水电厂年发电量在各月多个市场中的分解为例,说明该风险度量指标的可行性和实用性.