基于系统协调粒子群算法的电力系统多目标优化调度研究

摘要

随着“十二五”规划的全面实施，我国的经济发展进入了一个新阶段。而各行各业蓬勃发展对电能提出了更高的要求，电力行业作为掌握国家经济发展命脉的基础性行业，面临着巨大的压力；从全球来看，石油、天然气、煤炭等不可再生能源的逐渐枯竭以及这些不可再生能源所造成的环境污染，这些都迫使电力行业必须要大力发展可再生能源并注重清洁能源的使用。水利发电具有清洁可再生的特点，与煤炭等不可再生资源相比，水力发电在其发电成本和产生的社会效益上也要优于一般的火力发电，从而能够最大限度的减少对周围环境的污染和对社会的不利影响。
　　 我国水利资源丰富，但呈现南多北少，东多西少的不利因素，因此在东南部水资源丰富地区，我们必须充分利用水利发电的优势，使得水电得到先发电、先调度、多发电，并积极建设大电网，使得水电这种清洁能源能够得到有效的调度，使其能够在全国其他水力资源不是很丰富的地区得到充分的调度利用。
　　 要使得水电资源得到充分的利用，最理想的方法是采取梯级开发模式。本文在深入研究梯级水电站水利关联和水电转换特性基础之上，同时对火电系统运行特征及其污染物排放特点进行解剖，提出了相应的水火电力系统联合发电模型，使其能够充分发挥地区能源优势，创造最大的经济和社会价值。包含梯级水电站的水火电力系统多目标优化调度能够同时兼顾水电企业和火电企业各自的经济利益、最小限度的影响环境以及最大限度的创造社会价值，但这是一个复杂的非线性优化问题，其变量多，且变量之间的相互关系复杂，本文采用粒子群算法作为所提水火电力系统联合调度模型的计算方法。针对粒子群算法容易陷入局部最优解且不适宜求解多目标问题的缺点，本文提出了系统协调粒子群优化算法，通过对基本粒子群算法学习因子C1和C2及权重w进行改进并将灰色理论与粒子群算法相结合来解决包含梯级水电站的电力系统多目标优化问题。目前几种处理多目标问题的方法如权重法、交互式算法等或者人为设定权重法都因为参入大量主观因素，使得计算结果失真；或者是计算方式复杂而造成在实际应用方面略显不足。本文将灰色理论融入粒子群算法中，用于求解以水火电力系统发电成本最低、梯级水电站出力最大、梯级水电站发电用水总量最小、污染气体排放量最小、烟尘排放量最小、首级水电站发电用水量最小等为目标的大型复杂水火电力系统多目标优化调度问题，该计算方法较好的避免了人为主观设定权重对计算结果的影响，计算过程简单快速，有一定的实用价值。
　　 大电网结构复杂，造成电力系统优化调度难度也随之增大，网络损耗变得很重要，为此，本文对多电压等级大电网电力系统无功优化调度问题进行细致研究，通过调节变压器抽头，优化变压器支路无功功率来优化网络中的无功功率，以来达到优化大电网多电压等级电网无功功率的目的。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 电力系统多目标优化调度发展历史

1.2.2 电力系统多目标优化调度研究现状

1.2.3 电力系统多目标优化调度优化算法研究现状

1.3 课题主要研究内容

第二章 系统协调粒子群优化算法

2.1 引言

2.2 基本粒子群算法概述

2.3 灰色系统理论在复杂系统中的应用

2.4 系统协调粒子群算法

2.4.1 系统协调粒子群算法的算法概述

2.4.2 系统协调粒子群算法的算法步骤

2.4.3 实例计算与分析

2.5 本章小结

第三章 多电压等级电力系统无功优化特性

3.1 引言

3.2 多电压等级电力系统无功优化调度特性的描述与分析

3.3 实例计算与分析

3.4 本章小结

第四章 水火电力系统多目标优化调度

4.1 水电站运行特征

4.1.1 水头、发电引用流量、水轮发电机组总效率与水电站出力的关系

4.1.2 水库蓄水量、水库蓄水水位、弃水量、来水量之间的关系

4.1.3 尾水水位、弃水量与发电引用流量的关系

4.1.4 尾水水位、弃水量与水头的关系

4.1.5 下游综合用水对上游蓄水量的影响

4.2 梯级水电站运行特征

4.2.1 梯级水电站之间的水利联系和制约

4.2.2 梯级水电站水利特性对梯级水电站发电的影响

4.3 火电站运行特性

4.3.1 火电机组煤耗特性

4.3.2 火电机组气体排放特性

4.3.3 火电站烟尘排放特性

4.3.4 火电站固体废弃物的处理和再利用

4.4 电力系统多目标优化调度数学模型研究

4.4.1 电力系统多目标优化调度数学模型的目标和准则

4.4.2 电力系统多目标优化调度模型的求解

4.5 实例计算与分析

4.6 本章小结

第五章 结论

5.1 全文总结

5.2 研究工作展望

参考文献

致谢

附录

附录1 IEEE57节点线路参数

附录2 多时段水火电力系统多目标优化调度计算结果

攻读学位期间发表的学术论文