电力系统月度发购电计划的优化方法研究

摘要

月度发购电计划的合理制定与电力系统的优化运行和调度控制有着密切的联系。随着电力体制的不断发展和完善，传统的发购电计划制定方法已经无法满足新型电力体制下的要求。在节能调度和市场化发展的大背景下，协调电力系统的安全、经济、环保是一个关键问题，而中长期电力生产的精细化模拟是解决节能调度和市场化发展协调问题的重要手段。同时，随着区域共同市场的开放，电网公司也在积极寻求适宜的网外售电单位，将其与网内发电单位联合起来参与优化，从而能够保证资源在更为广域范围内的优化配置，更好的统筹电网运行的经济性与节能性。基于此，本文对月度发购电计划的优化方法进行了两方面的创新性研究，具体研究内容如下：
　　①为了在更长的时间周期内统筹考虑节能减排与经济调度的效益，建立了基于负荷分段技术的月度发电计划多目标优化模型，该模型目标函数重点考虑了煤耗量最少、污染物排放量最少以及机组的启停费用最小。约束条件考虑了基于直流潮流方程的电网安全约束、机组动态调节特性约束、月度合同电量约束等。考虑到所建模型的优化尺度是小时级，模型规模极为庞大，求解非常困难。因此，本文引入负荷分段技术，提出基于融合思想的月负荷曲线分段方法，力求较为精准地跟踪月负荷曲线变化的同时，大幅减小模型规模。另外，结合所建模型为多目标函数和混合变量的特点，采用了改进的基于目标相对占优策略的遗传算法，保证月度发电计划多目标优化问题求解的有效性。
　　②在区域共同市场的背景下，为了更好的统筹广域市场的资源优化配置，在上述网内月度发电计划优化模型的基础上，重点引入了网外售电单位参与发购电计划的制定，建立了考虑网内与网外协调优化的月度发购电计划优化模型。该模型目标函数为购电费用、能耗量以及机组启停费用三者均尽可能的小。约束条件计及了上下旋转备用容量约束、基于直流潮流方程的线路传输功率和断面传输功率极限等。其中，在月度发电计划中引入购电费用最小的目标和网外售电单位的电力电量耦合约束等构建了月度发购电计划模型是本文的特色之处。由此，所建模型能够协调网内发电单位与网外售电单位的关系，实现经济效益和节能效益的最大化。该模型采用本文所建的网内发电计划的遗传算法求解。
　　③采用IEEE57节点系统分别对上述两种优化方法进行了仿真分析，仿真结果验证了本文模型的实用性和算法的有效性。

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1 绪 论

1.1 课题的背景和意义

1.2 发购电计划优化方法的研究现状

1.2.1 发购电计划的优化模型

1.2.2 发购电计划的优化算法

1.3 本文的主要工作

2 基于负荷分段技术的多目标月度发电计划优化方法

2.1 引言

2.2 基于负荷分段技术的多目标月度发电计划优化模型

2.2.1 考虑相对误差系数的月负荷曲线时段融合分段方法

2.2.2 优化模型的目标函数

2.2.3 优化模型的约束条件

2.3 基于目标相对占优策略的月度发电计划遗传算法

2.3.1 遗传算法的原理和流程

2.3.2 月度发电计划优化的遗传算法

2.4 基于负荷分段技术的多目标月度发电计划仿真分析

2.4.1 仿真基础数据

2.4.2 仿真算例分析

2.5 本章小结

3 考虑网内与网外协调优化的月度发购电计划优化方法

3.1 引言

3.2 考虑网内与网外协调优化的月度发购电计划优化模型

3.2.1 优化模型的构建思路

3.2.2 优化模型的目标函数

3.2.3 优化模型的约束条件

3.3 月度发购电计划优化的遗传算法

3.3.1 随机个体的编码方式

3.3.2 随机个体的启发式调整策略

3.3.3 选择、交叉和变异策略

3.3.4 算法的具体流程

3.4 考虑网内与网外协调优化的月度发购电计划仿真分析

3.4.1 仿真基础数据

3.4.2 仿真算例分析

3.5 本章小结

4 总结与展望

4.1 总结

4.2 展望

致谢

参考文献

附录