機組組合理論與算法研究.pdf

1、隨著國民經濟發(fā)展和企業(yè)的變革，電力系統(tǒng)規(guī)模和經營機制日益迅猛發(fā)展和變化，發(fā)電與用電的地域和時域差異、負荷峰谷差、不確定性及市場競爭的程度等都在加大，電力系統(tǒng)運行調度決策越來越復雜。在這一背景下，電力系統(tǒng)運行調度理論面臨挑戰(zhàn)、完善和適應，有針對性的對其深入研究具有重要的理論意義和實際價值。本文以數學優(yōu)化理論為基礎，以實際電力工業(yè)發(fā)展為背景，以機組啟停、優(yōu)化調度等電力系統(tǒng)運行調度理論的核心問題為線索，開展了細致而深入的研究與實踐工作，該工作

2、也是國家自然科學基金項目“電力系統(tǒng)運行調度中剛性優(yōu)化與柔性決策理論研究”中的重要內容，本論文是這一研究、實踐工作的總結。論文分為8章，第1章是緒論，第2章至第7章是在前人研究、實踐基礎上的主要工作，第8章是結論與展望。本論文的研究工作和創(chuàng)新性成果主要體現在如下方面： 1.對機組組合與經濟調度中拉格朗日乘子的差異及作用機理進行了研究與分析，在逆序排序的機組組合(Unit Decommitment)方法中提出一種新的拉格朗日乘子的修

3、正方法，免去了繁復的經濟調度計算，并對機組的搜索范圍及機組運行的經濟指標進行了相應的改進，在保證原有算法解的經濟性的同時，使計算速度得到顯著提高。 2.機組投運風險水平與機組強迫停運容量呈離散型的分布關系，因而難以與機組組合的拉格朗日松弛法等有機結合。就這一問題，對系統(tǒng)投運風險曲線的兩種擬合形式，即高斯函數和指數函數，進行了分析和研究，發(fā)現前者精度較后者明顯提高。在此基礎上，將投運風險度約束以解析表達的方式引入拉格朗日松弛法中，

4、有機一體的完成了機組組合概率備用約束的優(yōu)化處理，對大規(guī)模電力系統(tǒng)有良好的實用前景。 3.將計及安全約束機組組合問題分解為兩個子優(yōu)化問題，建立了兩個子優(yōu)化問題間銜接與協(xié)調的約束表達，由此提出了兩個子優(yōu)化問題間交替求解的算法。兩個子優(yōu)化問題分別為無安全約束的機組組合問題和計及安全約束的優(yōu)化潮流問題，通過在后者中引入虛擬變量來反映機組組合對電網輸電元件安全的牽制及影響，并借用虛擬變量和發(fā)電轉移因子，構建前者與后者間關聯的補充約束條件，

5、從而形成前者隨后者變化的影響機制及優(yōu)化方向的修正手段。算法充分兼容現有成型方法，符合電力系統(tǒng)實際，對解決安全約束對機組組合的制約，以及對機組組合方案評價，有良好的適應性。 4.在對傳統(tǒng)計及有功安全約束機組組合問題研究的基礎上，進一步引入了電壓無功約束，構建了較全面的機組組合優(yōu)化模型，對該模型依據Benders分解原理，將其分解為主從兩層及層間聯系的表達，由此提出相應的主從決策迭代算法。其中，主決策是以直流潮流模型為基礎的安全約束

6、機組組合，從決策為給定有功模式下的系列無功優(yōu)化，通過從決策引導的Benders割形成了主從關聯的附加約束。在本文算法機制下，可充分兼容各種優(yōu)秀的成型方法，形成了從無網絡制約的機組組合，到僅考慮有功安全約束的機組組合，再到考慮電壓無功制約的機組組合的靈活決策機制，符合大規(guī)模電網實際。 5.針對考慮機組輸出功率速率約束的安全經濟調度問題，建立了Dantzig-Wolfe分解的主從優(yōu)化問題及其迭代機制來求解。主問題是僅計及時間關聯約束

7、的優(yōu)化問題，從問題是按研究期間所劃分時段數構成的若干靜態(tài)子優(yōu)化問題。主問題在由從問題確定的解空間內尋優(yōu)；從問題依據主問題解所對應的拉格朗日乘子來修正其目標，以間接松弛時間關聯約束。在給出主從問題交替求解的收斂條件及其論證的基礎上，提出了詳細的計算方法和特殊問題的處理手段。此方法能有效解決帶有時間關聯約束的一類安全經濟調度問題，具有對大規(guī)模系統(tǒng)實際應用的前景。 6.在電力系統(tǒng)一定運行模式(有功、無功給定)下，通過潮流方程雅可比矩陣