风/水/火电混合系统节能经济调度旋转备用策略研究

摘要

随着化石燃料的日益枯竭和环境问题的亟待解决，风电作为一种可再生的清洁能源越来越多地接入电力系统。在风/水/火电混合系统的节能经济调度中如何安排旋转备用容量是电力调度面临的新问题。所以在梯级水电和火电都可提供旋转备用的情况下，如何制定合适的旋转备用策略使调度结果达到最好是一个具有研究价值的课题。
　　本文在分析电力系统动态调度研究现状的基础上，对含风电、梯级水电和火电混合系统动态节能经济调度的旋转备用策略问题进行研究。主要研究工作如下：
　　①提出了计及梯级水电上旋转备用的风/水/火电混合系统动态节能经济调度的模型，以弥补现有计及购电费用、煤耗和排污的风/水/火电的系统动态调度模型的不足。模型的购电成本由火电计划发电费用和上、下旋转备用购买成本组成。其中上旋转备用购买成本可依梯级水电或梯级水电-火电或火电三种上旋转备用策略调整。模型的约束条件包括系统安全约束和上下旋转备用约束；火电厂的有功出力上下限约束和爬坡约束；水电厂的有功出力上下限、发电流量等约束；以及参与上旋转备用计划的梯级水电站的发电流量、库容和上旋转备用容量等约束。运用改进的快速非支配遗传算法得到该模型的Pareto解集；采用主客观赋权的逼近理想解排序方法确定最终调度方案。
　　②在上述研究的基础上，提出了以计及梯级水电上旋转备用的风/水/火电混合系统节能经济调度多目标模型中的购电成本为目标函数的新模型。该模型将煤耗和排污的影响通过定义煤耗系数和污染排放系数计入到电价修正系数中。约束条件中新引入了由负荷和风电功率预测误差引起全网用电偏差的概率分布函数的旋转备用风险约束，以及煤耗量和污染气体排放量限制约束。采用双适应度粒子群算法求解模型，为避免粒子群不收敛或者陷入局部最优解，加入高斯变异改善粒子群的全局搜索能力和稳定性。
　　③基于Matlab编程环境实现求解上述模型的算法，以IEEE39节点系统为例进行仿真分析，验证了所提方法的可行性和有效性。计算结果主要表明：上旋转备用策略的多样化有利于得到较好的调度结果；上旋转备用策略的选取受梯级水电及风电容量等因素的影响，上旋转备用策略、梯级水电容量及风电并网容量的大小均会影响调度结果；系统中梯级水电的容量越大，可调整的范围也越广，得到的调度结果也越好。

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1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 电力系统动态经济调度的研究现状

1.3 本文的主要研究工作

2 含风/水/火电的电力系统动态节能经济调度相关理论

2.1 引言

2.2 现有的含风/水/火电的电力系统动态调度模型

2.3 带精英策略的快速非支配排序遗传算法

2.4 多属性决策

2.5 双适应度粒子群算法

2.6 本章小结

3 基于梯级水电备用的风/水/火电动态节能经济调度

3.1 引言

3.2 基于梯级水电备用的风/水/火电动态节能经济调度模型

3.3 基于NSGA-II和主客观赋权TOPSIS法的算法实现

3.4 算例分析

3.5 本章小结

4 基于旋转备用风险约束的动态节能经济调度研究

4.1 引言

4.2 计及备用风险约束的动态节能经济调度模型

4.3 基于高斯变异的双适应度粒子群算法实现

4.4 算例分析

4.5 本章小结

5 结论与展望

致谢

参考文献

附录

A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目

B.作者在攻读硕士学位期间申请的国家发明专利