电厂负荷分配系统建模及智能优化

摘要

煤炭是火电厂生产的主要燃料来源，在保证安全的情况下，火电厂只有尽量缩减成本，才能提升经济效益。本文介绍了火电厂功率-煤耗表达式的拟合方法，并给出具体拟合实例。在获得煤耗特性曲线之后，以电厂总发电煤耗最小为目标，结合机组上下限约束，功率平衡约束，建立厂级经济负荷分配模型。选取动态规划方法求解该模型，详细介绍了该算法的概念，计算步骤，并给出求解实例。在经济负荷分配模型的基础上，建立机组组合模型。该模型是整数-实数混合模型，其解空间过于庞大。针对这个问题，本文提出先利用动态规划算法求解各时段满足约束的启动机组最优负荷分配策略，并选取各时段煤耗最小组合构造启发式初始解，根据该解提供的信息设计一种删除不合理候选运行组合的方法，大幅缩小解空间。利用最大最小蚁群算法(MMAS)在解空间中搜索机组启停策略。针对MMAS效率低搜索慢的问题，算法在迭代完成后引入局部搜索。为降低启动煤耗，在蚂蚁转移概率公式以及信息素更新表达式中加入运行机组数因子及启动煤耗惩罚项，降低启动煤耗高的组台被选中概率，进而优化各时段同时运行机组数量。通过仿真，比较了算法各个参数对性能的影响，并给出了实际算例，对收敛曲线进行分析。最后利用VC与MATLAB混合编程编写分配系统，通过MFC编写程序界面，利用COM组件技术实现了混合编程，缩短了软件开发周期。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的结构以及主要内容

第2章 单元机组煤耗特性曲线

2．1 电厂热力试验计算

2．1．1 试验方法

2．1．2 数据整理以及计算

2．2 煤耗特性曲线拟合

2．2．1 最小二乘法曲线拟合

2．2．2 煤耗曲线拟合实例

2．3 本章小结

第3章 经济负荷分配模型及规划算法求解

3．1 厂级经济负荷分配模型

3．1．1 目标函数

3．1．2 约束条件

3．1．3 数学模型

3．2 动态规划算法

3．2．1 动态规划的基本概念，定理以及求解方法

3．2．2 递推算法

3．3 动态规划算法求解负荷优化过程的算法实现

3．3．1 顺序造表

3．3．2 逆序查表

3．3．3 总负荷尾数处理

3．4 动态规划求解实例

3．5 本章小结

第4章 机组组合问题建模以及启发式蚁群算法求解

4．1 机组组合问题描述

4．1．1 机组组合问题简介

4．1．2 机组组合问题建模

4．2 蚁群算法

4．2．1 蚁群算法简介

4．2．2 蚁群算法主要步骤

4．2．3 最大最小蚂蚁系统

4．3 蚁群算法求解机组组合问题

4．3．1 机组组合筛选

4．3．2 启发式解空间筛选

4．3．3 MMAS算法搜索机组启停策略

4．3．4 机组组合问题算法流程

4．4 蚁群算法收敛性证明

4．5 MMAS算法参数讨论与仿真实例

4．5．1 算法参数讨论

4．5．2 改进MMAS算例仿真

4．6 本章小结

第5章 负荷分配系统开发

5．1 开发工具简介

5．2 功能模块划分

5．2．1 主界面及负荷经济分配

5．2．2 机组组合模块

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 后续工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果

致谢