基于多目标多元非线性规划模型及“以大代小”方法的电力负荷预测方案设计

以某区域火电机组在各个时段的发电负荷为决策变量,以电力系统煤耗总量和CO2排放总量为目标函数,以电力系统平衡约束、机组出力约束为约束条件,建立了多目标多元非线性规划模型。采用评价函数线法将模型进行单目标优化,最后根据单目标优化问题的求解方法,利用LINGO软件求解出负荷分配的最优方案。     

火电机组负荷分配中多源不确定性因素影响分析

不确定性因素存在于火电机组负荷分配中，影响机组负荷分配、节能环保目标。本文综合考虑负荷预测不确定性、机组煤耗率不确定性与其CO2排放系数不确定性，分别构建火电机组一次能源消耗成本与CO2排放量最小目标下的火电机组负荷优化分配模型；以此为基础，引入析因分析方差分解方法，量化多源不确定性因素单独与交互作用下对节能、环保目标的影响程度。结果表明:负荷预测不确定性对火电机组节能、环保目标影响最为显著，相对影响程度分别为51.13%、62.70%；机组煤耗特性及其CO2排放系数影响次之，相对影响程度分别为47.58%、34.95%。此研究结果对不确定性条件下电力系统负荷分配具有借鉴价值。     

含不确定性负荷的水火电力系统随机优化调度

针对水火电力系统负荷的不确定性,建立基于模糊机会约束规划的随机优化调度模型,分析负荷不确定性变化对水火电机组出力及火电机组能耗量、排放量的影响。将实际负荷与负荷预测的偏差看成一个模糊随机变量,并在火电机组煤耗量最小化、污染物排放最小化和水库蓄水量最大化3个目标函数中及功率平衡、机组出力调整等约束条件函数中均引入负荷这一随机变量。按照模糊机会约束和随机机会约束的确定性等价形式,将水火电力系统优化调度的不确定模型转化为确定性模型,并利用多目标问题的模糊满意度法进行求解。以一个8级梯级水电站和6台火电机组组成的水火电力系统为实例进行计算,验证所提出含不确定性负荷的水火电力系统随机调度模型的准确性和可行性。     

考虑电网安全约束的节能发电调度

对传统电力系统经济调度模型进行修正.以发电成本、有功网损和污染气体排放量最小为目标,构建了节能减排环境下的多目标发电调度模型,模型中计及了支路潮流约束和系统备用约束.针对模型呈现出多目标、多约束、非线性的特点,结合多目标优化和多属性决策技术对其进行求解.利用自适应多目标差分进化算法求出Pareto最优集后,采用熵权决策法从中提取出最优调度方案.IEEE 30节点系统算例结果验证了所提发电调度方法的有效性.     

考虑风电接入的大型电力系统多目标动态优化调度

针对风电接入的大型电力系统,提出了以发电总燃料耗量、污染气体排放量和购电费用最小为目标的多目标动态优化调度模型,并考虑了抽水蓄能机组的实际运行特性对优化调度的影响。采用法线边界交叉法将多目标优化问题转换为一系列单目标问题,并采用原对偶内点法求解,从而获得均匀分布的帕累托最优解。根据熵权双基点法决策出折中最优解,为运行人员提供决策指导。在某省级电力系统上的计算结果表明,法线边界交叉法和熵权双基点法的结合能够快速、有效地求解电力系统多目标动态优化调度问题。     

低碳电力下多目标机组组合优化调度

为了剖析低碳电力调度给传统经济调度带来的低碳效益,提出了采用互补约束模型来精确描述抽水蓄能的工况关系,建立了低碳电力下含抽水蓄能电站的多目标机组组合优化调度模型;再分别利用模糊集理论的隶属度函数和采用线性化方法对模型进行处理。仿真结果表明,模型在兼顾节能减排的同时,通过充分利用抽水蓄能的削峰填谷作用和合理安排火电机组组合,改善了火电机组的运行条件,平滑了火电出力曲线,实现了电力系统的经济、低碳运行。     

基于互补理论的电力系统机组组合优化

针对同时具有离散和连续变量,非线性等特点的火电机组组合问题,在分析一般机组组合优化数学模型的基础上,尝试用连续化的方法建立连续变量和离散变量之间的关系,利用互补约束和最优化极值理论,构建了电力系统机组组合的互补约束优化模型。采用光滑NCP函数对建立的互补约束优化模型进行光滑处理,将其转化为一般的非线性规划问题,并用原对偶内点法进行求解。仿真结果表明:所提算法能有效处理含离散和连续变量的混合优化问题,具有很好的实际应用前景。     

基于模糊机会约束规划的水火电力系统多目标随机调度模型

针对水火电力系统运行调度中所包含的不同种类的不确定量,提出了一种基于模糊随机机会约束规划的短期水火电力系统多目标优化调度模型。将调度周期开始的水库蓄水量作为一个三角模糊量,以描述初始蓄水预测可能存在的误差。针对某些随机变量可能由于历史数据不足而存在误差的问题,用模糊随机变量替代这些随机变量,描述水火电力系统运行中的不确定性。在考虑整个系统发电煤耗最小化和污染物排放最小化的目标同时,考虑了龙头电站周期末蓄水量最大的优化目标,并引入了火电机组煤耗量与梯级水电站蓄水量目标的协调函数。按照模糊机会约束和随机机会约束的确定性等价形式,将短期水火电调度不确定模型转化为确定性模型。以一个8级梯级水电站和6台火电机组组成的水火电力系统为实例进行计算,验证了所提出的水火电力系统随机调度模型的正确性。     

含风电场的电力系统多目标优化调度

针对火力发电对环境造成的严重污染问题,建立了含风电场的电力系统多目标优化调度模型。以火电机组燃料费用和污染气体排放量最低为目标,用虚拟解理论将多目标优化问题转化为单目标优化问题,以降低问题的复杂性;用动态搜索步长及动态搜索概率对布谷鸟算法改进,用改进后的算法求解所建立调度模型。仿真结果表明,改进算法在符合有功平衡约束、机组出力约束及机组爬坡约束等同样的前提条件下,具有节约发电成本,减少污染物排放,加快系统运行速度的优点。     

节能减排目标下燃煤机组电量分配模糊优化模型

电力工业是节能减排的重点行业,"以大代小"成为电力行业节能减排和结构调整的重要手段。以煤耗量和二氧化碳排放量最小为目标,建立节能减排下燃煤火电机组电量分配优化模型,并通过定义目标隶属度函数将目标模糊化,采用满意度指标将双目标问题转化为单目标问题进行求解。算例分析表明:建立的优化模型能够在满足煤耗和排放量最小的目标下合理分配机组发电量;相比计划电量分配模式,节能减排模式下100 MW及以下煤耗高、污染重的小机组被分配电量减少、煤耗低、污染小的大机组被分配电量增多。通过与单目标模型比较,该双目标优化模型可以更好地兼顾到煤耗和排放目标的统一,为电力节能减排政策制定提供更准确的定量分析依据。     

水火电力系统短期节能与经济发电优化调度

选取节能和经济两个决策目标,建立水火电力系统发电多目标优化调度模型,寻求满足决策目标的最优调度方案。根据水力发电和火力发电的能耗特性,引入同等装机容量技术条件下水煤转换系数的概念,建立了水火电力系统联合发电能耗模型以及火电综合成本模型,并选取水火电力系统发电等效总煤耗最小作为节能调度的目标,选取火电厂发电综合成本最小作为经济调度的目标,对含有梯级水电站群和多个火电厂的大区域性电力系统进行多目标优化调度。以一个具有8个梯级水电站和8个火电厂的水火电力系统为例进行仿真,其结果证明所建的节能与经济发电优化调度模型能够在增加发电量的同时,提高水资源利用率,节约煤炭资源,降低火电成本,创造良好的发电效益和经济效益。     

电力市场下考虑煤质影响的火电机组多目标优化调度

为了解决火电厂发电的经济效益与环境保护之间的矛盾,研究了电厂入炉煤质对煤耗和排放的影响,建立了电力市场下火电机组短期多目标协调优化调度模型,并采用重构归一化欧氏距离评价函数的方法处理多目标问题。采用5个火电机组的系统算例进行仿真计算,结果表明:多目标优化调度能够协调经济与环境之间的矛盾;入炉煤质影响电厂效益和污染排放;重构归一化欧氏距离评价函数能够获得较满意的多目标优化结果;电力市场下的优化调度能获得更高的经济效益。     

计及梯级水电站群的水火电节能调度策略

考虑火电厂的发电机组出力、能耗成本及污染排放三者之间、及梯级电站出力与水力耦合参数之间,以及水火电机组之间综合效益基础上,建立了梯级水电站弃水量最小、火电能耗成本最低、和污染排放最小的多目标综合节能调度模型,并提出了计及梯级水电站的水火电节能发电调度策略;利用标度转换法,将梯级水电站弃水量最小、火电机组能耗成本最低和污染排放最小的多目标综合节能调度模型转化为不同权重系数下的单目标函数;运用混合惩罚函数优化算法将问题的求解转化为无约束优化问题,并利用Hessian矩阵改进了该优化算法,克服了缩减系数选择问题;通过对含4个梯级水电站、3个火电厂的水火电系统进行仿真,优化结果验证了该算法的可行性,并具有较明显的节能效果。     

节能减排背景下的火电AGC机组组合优化研究

为落实国家能源产业政策,电力行业提出了在安全约束下集节能、环保、经济为一体的多目标优化调度。在传统的AGC(自动发电控制)机组组合模型中,建立新的目标函数,在达到降低污染排放指标的前提下使发电成本最低,以达到节能减排调度的目的。通过引入排放成本系数和调度权重因子,利用动态规划法的前向算法建立递推方程解模型。对比分析三种不同优化目标的计算结果,表明所建模型能较好的实现经济指标和节能减排指标的相互协调,对火电AGC机组优化调度有一定指导作用。     

基于随机规划的含风电场的电力系统节能优化调度策略

含风电场的多电源电力系统优化调度是一个新的具有重要经济和社会效益的复杂非线性问题.针对传统的水火经济调度模型以及新兴的火风互补经济调度模型,提出了基于随机规划的水、火、风混合系统短期优化调度模型,利用机会约束描述目标函数和约束条件,并给出不同置信水平下的调度方案.同时考虑水电站耗水量最小、火电煤耗量最小以及氮氧化物排放...     

基于总体协调满意度的水火电力系统多目标短期优化调度

水火电力系统多目标优化调度符合国家节能减排的政策导向,在考虑整个系统梯级水电站发电效益最大化、火电机组发电成本最小化和梯级水电站发电用水最小化的目标同时,考虑了火电机组二氧化碳排放最小化的优化目标。针对水火电力系统短期优化运行调度中目标函数的权重处理困难的因素,采用一种基于目标函数总体协调满意度的处理方法,通过采用自然选择机制策略和异步学习因子策略提高算法的性能。以5个梯级水电站和4台火电机组组成的水火电力系统为实例进行计算．优化仿真计算证明了所提出的优化调度模型和求解算法具有可行性和适用性。     

基于互补机制的水火电力系统机组组合

针对水火电力系统短期发电计划中火电机组的开停机组合与水电调度问题解法复杂性,提出以水电发电量最大、耗水量最小和火电煤耗量最小且具有时序的3个优化子问题的发电调度模型,综合考虑一个调度周期内系统机组的运行状态。基于解耦的水火电力系统优化模型不仅可以确定水电的最佳放水策略,也可以体现水电和火电互补作用,充分提高水火电力系统联合运行的经济性。针对水电系统强非线性特点,采用新型随机全局优化仿电磁学算法进行求解,对火电系统则采用改进微粒群优化算法进行求解。通过一个具有3个体积水电站和5个火电厂的水火电力系统的仿真分析,表明以互补机制为理论基础的优化模型的正确性及算法求解的有效性。     

水火电力系统短期优化调度的多目标决策评价方法

提出了火电煤耗量最小、火电污染气体排放量最小以及梯级水电站的一级电站总蓄能最大的水火电力系统短期优化调度的多目标决策模型.给定一组权重向量,采用权重法将该多目标模型转化为单目标模型进行求解.针对所提出的多目标模型,把每一种权重向量情况作为一个决策单元(decision making unit,DMU),将多目标决策模型的最小化目标值作为决策单元的输入,最大化目标值作为输出,应用数据包络分析(data envelopment analysis,DEA)中的CCR模型对所有决策单元进行评价,并以此选出客观上合理的权重向量及相应多目标的解.给出一个算例,验证了所提评价方法的有效性及可行性.     

基于模糊CVaR理论的水火电系统随机调度多目标优化模型

为解决负荷不确定性对水火电力系统安全调度的影响,实现系统发电能耗、污染物排放和梯级水电站蓄水量最优的目标,首先引入多目标CVaR方法,将负荷需求实际值与预测值偏差作为随机变量,重新定义了含置信水平要求的调度目标函数。结合系统运行约束条件,构建了考虑存在不确定因素情景下的水火电多目标调度优化模型。然后,为了求解所提模型,在对非线性约束条件进行线性化处理后,分别应用模糊满意度理论和熵权理论模糊化和加权多目标函数,形成了属于混合整数线性规划的熵权模糊多目标CVaR模型。最后,选用6个火电厂和3个梯级水电站作为水火电调度系统,对所提模型进行算例仿真。结果表明,多目标CVaR方法适用于解决水火电调度优化问题,能够较好地反映调度结果的风险水平;熵权模糊满意度求解算法可以有效简化模型求解过程,得到最优的调度运行方案。     

水轮机顶盖联接螺栓疲劳寿命研究

为提升风光水火蓄多源互补运行的经济性,计及不同类型电源的调峰特性,提出一种基于改进免疫蚁群算法的风光水火蓄多源互补优化调度策略。以火电机组的煤耗成本和启停成本、水电机组的发电成本、抽水蓄能的运行成本以及弃风弃光惩罚成本最低为优化目标,构建了风光水火蓄多源互补优化调度模型;提出改进的免疫蚁群算法对调度模型进行求解,改善了人工蚁群算法易陷入局部最优解的缺陷;通过夏、冬季典型日不同装机容量的抽水蓄能的算例仿真,表明所提模型可以充分利用抽水蓄能机组的“削峰填谷”以及能源之间的互补性,实现降低火电机组煤耗、新能源全额消纳、利用柔性电源调节的目的。