含抽水蓄能电站的水火电系统短期优化调度研究

摘要

近些年来，随着全球能源问题日益突出，节能减排的呼声越来越高。水电能源作为目前世界上大规模投入运行的清洁可再生能源，在发电系统中的位置越来越重要。其中抽水蓄能电站以其独特的抽水工况能高效的将系统过剩能源储存起来，从而减少能源的浪费。火力发电作为我国目前最主要的供能方式，通过合理的机组组合方式，可以有效的减少煤炭的消耗。因此本文主要研究包含有常规水电站、抽水蓄能电站以及火电站的发电系统，通过合理的数学建模并利用智能算法对其求解，得到可靠有效的调度方案。主要工作内容如下： 1.详细介绍抽水蓄能电站研究现状，针对其特性分析其对水火电系统发电成本的影响。建立含抽水蓄能电站的水火电优化调度模型。模型以系统运行成本最低为目标，根据抽水蓄能电站、常规水电站以及火力发电站的特性，对其约束条件进行分析，搭建数学模型。 2.文章引入灰狼算法(GWO)作为模型求解方法。针对文章中火电机组组合问题介绍了两种求解离散型问题的二进制灰狼算法(BGWO)。然后结合混沌初始化、小生境技术以及混合粒子群技术对标准灰狼算法的不足进行修正，并通过测试函数验证了修正后灰狼算法(MGWO)的优势性和可靠性。 3.详细介绍BGWO-MGWO组合优化算法求解含抽水蓄能电站的水火电系统短期优化调度问题的过程。其中BGWO用以优化调度模型中火电机组组合问题；MGWO用以优化常规水库下泄流量以及抽水蓄能电站出力问题。对常规水电站、抽水蓄能电站、火电站约束处理进行详细的描述。通过不含抽水蓄能的水火电联合调度计算验证BGWO-MGWO在求解性能上优于与之对比的BGWO-GWO、组合粒子群算法(BPSO-PSO)以及组合引力搜索算法(BGSA-GSA)；最后通过对比加入抽水蓄能前后发电系统运行成本，验证了抽水蓄能电站能有效的降低系统的发电成本。

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目 录

1 绪论

1.1 引言

1.2 选题背景与研究目标

1.3 选题国内外研究综述

1.3.1 抽水蓄能电站发展

1.3.2 抽水蓄能电站在电力系统中的应用

1.3.3 含抽水蓄能的水火电系统联合调度

1.4 本文的主要研究内容与章节安排

2 含抽水蓄能电站的水火电优化调度模型

2.1 抽水蓄能电站特性

2.1.1 抽水蓄能电站基本原理

2.1.2 抽水蓄能电站运行方式

2.2 含抽水蓄能电站的水火电优化调度模型建立

2.2.1 模型目标函数

2.2.2 发电系统约束

2.2.3 常规水电站约束

2.2.4 抽水蓄能电站约束

2.2.5 火力发电约束

2.3 本章小结

3 灰狼算法及其修正策略

3.1 标准灰狼算法

3.1.1 灰狼算法的启发

3.1.2 灰狼算法数学模型以及算法表达

3.2 二进制灰狼算法

3.2.1 基于随机交叉策略的二进制灰狼算法

3.2.2 基于sigmoid转换函数的二进制灰狼算法

3.3 标准灰狼算法的修正

3.3.1 混沌初始化

3.3.2 小生境技术

3.3.3 混合粒子群技术

3.3.4 MGWO算法步骤

3.4 算法性能测试和分析

3.5 本章小结

4 含抽水蓄能电站的水火电短期优化调度求解

4.1 模型粒子结构

4.2 模型粒子初始化

4.3 含抽水蓄能电站的水火电调度约束条件处理

4.3.1 常规水电站约束处理

4.3.2 抽水蓄能电站约束处理

4.3.3 火力发电约束处理

4.3.4 最优个体判断

4.4 利用BGWO-MGWO求解含抽水蓄能的水火电调度问题步骤

4.5 仿真计算结果

4.5.1 不含抽水蓄能的水火电联合调度计算

4.5.2 含抽水蓄能电站的水火电联合调度计算

4.6 本章小结

5 总结与展望

5.1 本文主要内容总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献