专利名称：基于直流潮流的节能发电调度优化方法
技术领域：
本发明涉及节能发电调度方法，特别涉及一种基于直流潮流的电力系统节能发电 调度优化方法。
背景技术：
在当前全球能源紧缺、环境污染越来越严重的大背景下，电力发电企业作为能源 消耗及污染排放大户，如何在保证电力生产供应及安全调度的同时，节约现有能源及减少 排放是大势所趋。而电力调度机构在编制电网企业发电计划时，一般采取计划发电的方式， 由年度或月度制定的各电厂的计划发电量来安排机组的日发电计划。这种以计划分配机组 发电量的调度方式，在安排机组的发电量时如何体现节能发电调度，则缺乏有效的依据。例 如60万机组与20万机组的发电机组利用小时数，已脱硫改造机组与未进行脱硫改造的机 组的发电机组利用小时数，它们之间几乎没有区别。如何改变现有的发电调度方式已成为 迫切需要解决的问题。为此，国务院于2007年发布了《节能发电调度办法》，实施节能发电调度，在保障 电力可靠供应的前提下，优先调度可再生发电资源，按机组能耗和污染物排放水平由低到 高排序，调度机组发电运行。经济调度由来已久，即在保证电网安全的前提下，合理确定机 组开停方式及出力水平，达到全系统燃料消耗量或发电费用最小。专利公开号CN101291063公开了一种节能发电调度的方法，包括以下步骤(1)确 定机组发电序位表；(2)确定全网及分区机组开机组合；(3)进行机组日发电量及日发电曲 线分配；(4)进行机组日发电曲线修正。专利公开号CN1758500公开了一种电网潮流优化调度方法，将复杂的输电网络分 割成若干个子网，使所划分形成的每个子网都包括一个以上的电源点，此电源点可以是发 电厂或其他子网的有功功率分点的功率输出设备(线路或联变)；另外，每个子网内的有功 功率的潮流都呈现由不同电源点流出，经过若干节点的分流后，最终流向一个区域，该区域 可以是有功功率分点，或者是一个可使用电路原理经等效计算能够产生名义功率分点的网 络割集。将各子网间的联络线根据其有功功率的传递方向，划分到相应的子网中。调整目标 电网内发电厂有功出力，使各发电厂与主网连接的接入系统线路的上网功率之比，以及发 电厂的与主网连接的接入系统线路的上网功率与由子网间联络线注入目标子网的有功功 率之比，趋近于一个常数，该常数可用对应电源点至有功功率分点的电阻的反比近似代替， 直至各发电厂出力增加至正常运行时的最大出力或减少至正常运行时的最小出力。当子网 内部分发电厂出力达到正常运行时的有功出力的上限或下限时，继续调整其它发电厂的有 功出力，使得这些电源点注入目标子网的有功功率之比进一步趋近于与各电源点至有功功 率分点的等效电阻的反比值相近似的确定常数，直到各发电厂的发电出力依次达到机组正 常运行时的上限和下限值。专利公开号CN101022220公开了一种配电网无功潮流优化调度方法，在配电网 主干线负荷中心[η]设置一个容量可多级调节的无功补偿装置[C]，在各节点[1，2，...，η-1, η]设置带无线数据通信功能的电气数据采集器，采集所在节点[1，2，. . .，η-1, η]的 电压Ui、有功负荷Pi、无功负荷Qi、流向下一节点的有功功率P丨[i，i+Ι]与无功功率 Q I [i，i+1]；计算得出总有功功率损耗值ΔΡ丨[Σ ]，试算将无功分界点由初始无功分 界点[j]挪至其邻近的节点[j+ι]；计算得到在新的无功分界点[j+ι]下总有功功率损耗 值ΔΡ丨[Σ ]’，根据ΔΡ丨[Σ ]，与ΔΡ丨[Σ ]的差值，调整无功补偿装置[C]的出 力。应用该技术，可以使配电网主干线的线损大幅度降低，并接近于最优，同时可以提高供 电质量。但是上述方法的计算速度不高，不能满足大型电网计算的精度和速度要求，不适 用于大型的电力网络。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于直流潮流的节能发电调度优化方法，它解决了上述 现有技术所存在的问题，能够达到模拟节能调度后电网的运行情况，计算系统的能耗及网 损水平，满足大型电网计算的精度和速度要求的目的。本发明的技术解决方案如下一种基于直流潮流的节能发电调度优化方法，包括以下步骤(1)按照节能调度的要求安排非燃煤机组的开停机方式和出力水平；(2)针对所有燃煤机组，随机安排机组开停方式和出力水平，形成可行的初始种 群；(3)进行机组组合迭代优化，优化机组开停方式和出力水平；(4)从机组组合优化结果中选取数个较优解，并随机生成若干数量可行解，作为下 一步迭代的初始种群；(5)采用直流潮流方法求解功率平衡方程，进行直流潮流迭代优化，优化机组开停 方式和出力水平；(6)从直流潮流优化结果中选取数个较优解，并随机生成若干数量可行解，作为下 一步迭代的初始种群；(7)采用牛拉潮流方法求解功率平衡方程，进行潮流迭代优化，优化机组开停方式 和出力水平；(8)从牛拉潮流优化结果中，选取最优解。本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极的 效果本发明采用遗传算法进行优化，通过先机组组合优化、再直流潮流优化、最后牛拉 潮流优化的方式进行循环迭代，进而得到节能调度的最优解；能够模拟节能调度后电网的 运行情况，计算系统的能耗及网损水平，满足大型电网计算的精度和速度要求。
图1是现有技术的节能调度方法的流程图。图2是本发明的一种基于直流潮流的节能发电调度优化方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图2来具体介绍本发明的一个较佳实施例。图1显示了现有技术的节能调度方法的流程。参看图2，本发明采用遗传算法进行 优化，通过先机组组合优化、再直流潮流优化、最后牛拉潮流优化的方式进行循环迭代，进 而得到节能调度的最优解。按本发明的一种基于直流潮流的节能发电调度优化方法，包括以下步骤1、按照节能调度的要求安排非燃煤机组的开停机方式和出力水平。2、针对所有燃煤机组，随机安排机组开停方式和出力水平，形成可行的初始种群。3、进行机组组合迭代优化，优化机组开停方式和出力水平。4、从机组组合优化结果中选取一定比例的较优解，并随机生成一定数量可行解， 作为下一步迭代的初始种群。5、采用直流潮流方法求解功率平衡方程，进行直流潮流迭代优化，优化机组开停 方式和出力水平。6、从直流潮流优化结果中选取一定比例的较优解，并随机生成一定数量可行解， 作为下一步迭代的初始种群。7、采用牛拉潮流方法求解功率平衡方程，进行牛拉潮流迭代优化，优化机组开停 方式和出力水平。8、从牛拉潮流优化结果中，选取最优解。本发明的流程中所涉及到的直流潮流法、遗传算法、牛拉潮流法描述如下A、潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算，常规潮流计算的 任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压(幅 值及相角)、网络中的功率分布以及功率损耗等。潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故 障分析的基础。具体表现在以下若干方面(1)在电网规划阶段，通过潮流计算，合理规划电源容量及接入点，合理规划网架， 选择无功补偿方案，满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。(2)在编制年运行方式时，在预计负荷增长及新设备投运基础上，选择典型方式进 行潮流计算，发现电网中薄弱环节，供调度员日常调度控制参考，并对规划、基建部门提出 改进网架结构，加快基建进度的建议。(3)正常检修及特殊运行方式下的潮流计算，用于日运行方式的编制，指导发电厂 开机方式，有功、无功调整方案及负荷调整方案，满足线路、变压器热稳定要求及电压质量 要求。(4)预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整 方案。在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式 或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。同时，为了实时监控电力系统的运行状态，也 需要进行大量而快速的潮流计算。因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重 要的一种电气运算。在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算；在电力 系统运行状态的实时监控中，则采用在线潮流计算。潮流计算是求解经济调度问题的重要环节，需要求解非线性方程式组，势必消耗大量的时间，传统的经济调度优化方法不适用于 大规模电网的工程计算。直流潮流法的特点是将电力系统的交流潮流用等值的直流潮流代替，用求解滞留 网络的方法计算电力系统的有功潮流，而完全忽略无功分布对有功潮流的影响。直流潮流 法的突出优点是计算速度快，这一点对于在线安全分析是十分重要的。B、遗传算法(Genetic Algorithm)是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传 学机理的生物进化过程的计算模型，是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法，它 最初由美国Michigan大学J. Holland教授于1975年首先提出，并出版了颇有影响的专著 《Adaptation in Natural and Artificial Systems》，由此GA这个名称才逐渐为人所知， J. Holland教授所提出的GA通常为简单遗传算法(SGA)。遗传算法是从代表问题可能潜在的解集的一个种群(population)开始的，而一 个种群则由经过基因(gene)编码的一定数目的个体(individual)组成。每个个体实际上 是染色体(chromosome)带有特征的实体。染色体作为遗传物质的主要载体，即多个基因的 集合，其内部表现(即基因型)是某种基因组合，它决定了个体的形状的外部表现，如黑头 发的特征是由染色体中控制这一特征的某种基因组合决定的。因此，在一开始需要实现从 表现型到基因型的映射即编码工作。由于仿照基因编码的工作很复杂，我们往往进行简化， 如二进制编码，初代种群产生之后，按照适者生存和优胜劣汰的原理，逐代(generation) 演化产生出越来越好的近似解，在每一代，根据问题域中个体的适应度(fitness)大小选 择(selection)个体，并借助于自然遗传学的遗传算子(genetic operators)进行组合交 叉(crossover)和变异(mutation)，产生出代表新的解集的种群。这个过程将导致种群 像自然进化一样的后生代种群比前代更加适应于环境，末代种群中的最优个体经过解码 (decoding)，可以作为问题近似最优解。C、牛拉潮流即为牛顿——拉夫逊法潮流，其基本步骤为(1)形成节点导纳矩阵。(2)将各节点电压设初值U。(3)将节点初值代入相关求式，求出修正方程式的常数项向量。(4)将节点电压初值代入求式，求出雅可比矩阵元素。(5)求解修正方程，求修正向量。(6)求取节点电压的新值。(7)检查是否收敛，如不收敛，则以各节点电压的新值作为初值自第(3)步骤重新 开始进行狭义次迭代，否则转入下一步骤。(8)计算支路功率分布，PV节点无功功率和平衡节点柱入功率。与传统求解经济调度的方法相比，本发明在进行牛拉潮流迭代优化之前，增加了 机组组合迭代优化和直流潮流迭代优化过程，加快了算法的收敛速度，在保证计算精度的 前提下，大幅度提高了计算速度。以2669节点、581台机、负荷水平1. 86亿千瓦的某网络为例，采用本发明的基于直 流潮流的方法和传统方法进行节能调度优化，其结果如下表所示两种方法的煤耗情况对比表
权利要求
一种基于直流潮流的节能发电调度优化方法，其特征在于包括以下步骤(1)按照节能调度的要求安排非燃煤机组的开停机方式和出力水平；(2)针对所有燃煤机组，随机安排机组开停方式和出力水平，形成可行的初始种群；(3)进行机组组合迭代优化，优化机组开停方式和出力水平；(4)从机组组合优化结果中选取数个较优解，并随机生成若干数量可行解，作为下一步迭代的初始种群；(5)采用直流潮流方法求解功率平衡方程，进行直流潮流迭代优化，优化机组开停方式和出力水平；(6)从直流潮流优化结果中选取数个较优解，并随机生成若干数量可行解，作为下一步迭代的初始种群；(7)采用牛拉潮流方法求解功率平衡方程，进行潮流迭代优化，优化机组开停方式和出力水平；(8)从牛拉潮流优化结果中，选取最优解。
全文摘要
本发明涉及一种基于直流潮流的节能发电调度优化方法，包括以下步骤按照节能调度的要求安排非燃煤机组、所有燃煤机组的开停方式和出力水平，形成可行的初始种群；进行机组组合迭代优化；选取数个较优解，并随机生成若干数量可行解；采用直流潮流方法求解功率平衡方程，进行直流潮流迭代优化；选取数个较优解，并随机生成若干数量可行解；采用牛拉潮流方法求解功率平衡方程，进行潮流迭代优化，优化机组开停方式和出力水平；最后选取最优解。本发明采用遗传算法进行优化，通过先机组组合优化、再直流潮流优化、最后牛拉潮流优化的方式进行循环迭代，进而得到节能调度的最优解；能够满足大型电网计算的精度和速度要求。
文档编号H02J3/00GK101989743SQ20091005568
公开日2011年3月23日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者杨增辉, 杨宗麟, 王峥, 王建军 申请人:华东电力试验研究院有限公司;华东电网有限公司