專利名稱：一種基于遺傳算法的抽水蓄能電站調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及抽水蓄能電站技術(shù)，具體涉及一種基于遺傳算法的抽水蓄能電站調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
抽蓄電站是利用電力系統(tǒng)中多余電能，把高程低的水庫(通稱“下水庫”)內(nèi)的水 抽到高程高的水庫(通稱“上水庫”)內(nèi)、以勢能的方式蓄存起來，系統(tǒng)需要電力時(shí)，再從上水庫放水至下水庫進(jìn)行發(fā)電的水電站。近十幾年以來，抽蓄電站在我國發(fā)展很快，其在電網(wǎng)運(yùn)行中起著重要的作用。目前的抽蓄電站調(diào)度方法較為粗略，主要有兩類①依據(jù)負(fù)荷曲線進(jìn)行調(diào)度，即在負(fù)荷低谷時(shí)抽蓄電站抽水，在負(fù)荷高峰時(shí)抽蓄電站發(fā)電，從而起到“削峰填谷”的作用，使負(fù)荷曲線平坦化。一般來說，火電系統(tǒng)面對較為平坦的負(fù)荷曲線時(shí)，發(fā)電成本較低，因此，此種調(diào)度方法可降低整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行成本。這部分發(fā)電成本的減少就是抽蓄電站的調(diào)度效益。②依據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)進(jìn)行調(diào)度，即在電價(jià)低谷時(shí)抽蓄電站抽水，將電能轉(zhuǎn)化為水的勢能儲(chǔ)存起來，在電價(jià)聞峰時(shí)，抽畜電站將上水庫中畜水的勢能轉(zhuǎn)化為電能，從而實(shí)現(xiàn)電能在時(shí)間坐標(biāo)上的平移，將低谷時(shí)段便宜的電能轉(zhuǎn)換為高峰時(shí)段昂貴的電能。這兩種現(xiàn)用的抽蓄電站調(diào)度方法均未考慮系統(tǒng)中火電機(jī)組的發(fā)電成本函數(shù)和啟停特性，因而較為粗略，有可能導(dǎo)致無法充分發(fā)揮抽蓄電站的運(yùn)行效益。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于遺傳算法的抽水蓄能電站調(diào)度方法，通過構(gòu)建調(diào)度模型，提高抽蓄電站經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種基于遺傳算法的抽水蓄能電站調(diào)度方法，包括以下步驟(I)將整個(gè)調(diào)度時(shí)段的小時(shí)數(shù)T按照30分鐘的時(shí)間步長分為2T個(gè)調(diào)度區(qū)間，其中，各調(diào)度區(qū)間內(nèi)火電機(jī)組的出力，抽蓄電站的抽水/發(fā)電功率以及負(fù)荷需求均保持不變；(2)隨機(jī)產(chǎn)生遺傳算法的初始染色體種群，種群規(guī)模為10T，采用長度為2T的二進(jìn)制編碼表示染色體種群中的一條染色體；每條染色體給出了抽蓄電站在整個(gè)調(diào)度時(shí)段內(nèi)的工作狀態(tài)，根據(jù)抽蓄電站的工作狀態(tài)可將整個(gè)調(diào)度時(shí)段分為m個(gè)抽水/發(fā)電階段，2T ；(3)根據(jù)邊際發(fā)電成本最小的原則，優(yōu)化抽蓄電站在各抽水階段的抽水功率時(shí)間
序列，優(yōu)化目標(biāo)是確保火電系統(tǒng)為應(yīng)對抽水功率而增大出力導(dǎo)致的額外發(fā)電成本最小;(4)根據(jù)邊際發(fā)電成本最大的原則，優(yōu)化抽蓄電站在各發(fā)電階段的發(fā)電功率時(shí)間序列}，優(yōu)化目標(biāo)是確?；痣娤到y(tǒng)因抽蓄電站發(fā)電功率而節(jié)約的發(fā)電成本額最大；(5)根據(jù)步驟(3)和步驟(4)的優(yōu)化結(jié)果計(jì)算種群中各染色體的適應(yīng)度
權(quán)利要求
1.一種基于遺傳算法的抽水蓄能電站調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將整個(gè)調(diào)度時(shí)段的小時(shí)數(shù)T按照30分鐘的時(shí)間步長分為2T個(gè)調(diào)度區(qū)間；各調(diào)度區(qū)間內(nèi)火電機(jī)組的出力，抽蓄電站的抽水/發(fā)電功率以及負(fù)荷需求均保持不變； (2)隨機(jī)產(chǎn)生遺傳算法的初始染色體種群，種群規(guī)模為10T，采用長度為2T的二進(jìn)制編碼表示染色體種群中的一條染色體；每條染色體給出了抽蓄電站在整個(gè)調(diào)度時(shí)段內(nèi)的工作狀態(tài)，根據(jù)抽蓄電站的工作狀態(tài)可將整個(gè)調(diào)度時(shí)段分為m個(gè)抽水/發(fā)電階段，2T ； (3)根據(jù)邊際發(fā)電成本最小的原則，優(yōu)化抽蓄電站在各抽水階段的抽水功率時(shí)間序列{^}，優(yōu)化目標(biāo)是確保火電系統(tǒng)為應(yīng)對抽水功率而增大出力導(dǎo)致的額外發(fā)電成本最?。? (4)根據(jù)邊際發(fā)電成本最大的原則，優(yōu)化抽蓄電站在各發(fā)電階段的發(fā)電功率時(shí)間序列 ，優(yōu)化目標(biāo)是確?；痣娤到y(tǒng)因抽蓄電站發(fā)電功率而節(jié)約的發(fā)電成本額最大； (5)根據(jù)步驟(3)和步驟(4)的優(yōu)化結(jié)果計(jì)算種群中各染色體的適應(yīng)度 fU=^Gj-Cj) ;=i 式中，Gj為抽蓄電站發(fā)電階段火電系統(tǒng)因抽蓄電站的發(fā)電功率而節(jié)約的發(fā)電成本，若階段j為抽蓄電站的抽水階段，則的值為零為抽蓄電站抽水階段火電系統(tǒng)為應(yīng)對抽水功率而增大出力導(dǎo)致的額外發(fā)電成本，若階段j為抽蓄電站的發(fā)電階段，則的值為零； (6)以種群中各染色體的適應(yīng)度為基礎(chǔ)，采用遺傳操作更新染色體種群； (7)重復(fù)執(zhí)行步驟(3)至步驟￠)，直至算法滿足預(yù)置的收斂條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于遺傳算法的抽水蓄能電站調(diào)度方法，其特征在于步驟(2)中，具體方法染色體采用長度為2T的二進(jìn)制編碼表示；每個(gè)二進(jìn)制碼位有兩個(gè)可能的取值“0”或者表示抽蓄電站在調(diào)度區(qū)間內(nèi)處于抽水狀態(tài)；“1”表示抽蓄電站在調(diào)度區(qū)間內(nèi)處于發(fā)電狀態(tài)；整個(gè)調(diào)度時(shí)段根據(jù)抽蓄電站的運(yùn)行狀態(tài)分為m抽水/發(fā)電個(gè)階段。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于遺傳算法的抽水蓄能電站調(diào)度方法，其特征在于步驟(3)中，所述的抽蓄電站在抽水階段j的抽水功率時(shí)間序列j的優(yōu)化方法，具體為 1)若某調(diào)度區(qū)間內(nèi)抽蓄電站的抽水功率f小于抽蓄電站的最大允許抽水功率G，則該區(qū)間為可用調(diào)度區(qū)間，反之則為不可用調(diào)度區(qū)間；計(jì)算抽水階段各可用調(diào)度區(qū)間內(nèi)所有火電機(jī)組當(dāng)前的邊際發(fā)電成本Mi, t Mi, t = ZaiPij^bi 式中，ai和匕分別為機(jī)組i的發(fā)電成本系數(shù)，Pi,,為機(jī)組i在調(diào)度區(qū)間t內(nèi)的出力； 2)尋找當(dāng)前發(fā)電邊際成本最低的機(jī)組，假定此時(shí)機(jī)組k在抽水階段內(nèi)的調(diào)度區(qū)間I的邊際發(fā)電成本Mu最小，則 即，發(fā)電邊際成本最低的機(jī)組增加rnw出力用于水泵抽水；q1otct為抽蓄電站下水庫的庫容，A Qlower為IMW的水泵抽水功率導(dǎo)致的下水庫庫容減小量；.3)重復(fù)執(zhí)行步驟I)和2)，直至抽水階段內(nèi)所有調(diào)度區(qū)間均為不可用調(diào)度區(qū)間或下水庫的庫容Q1otct達(dá)到最小允許庫容Qlrarelsmin ； .4)根據(jù)優(yōu)化所得的抽水功率時(shí)間序列{Pct}計(jì)算Cj的數(shù)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于遺傳算法的抽水蓄能電站調(diào)度方法，其特征在于，步驟(4)中，所述的抽蓄電站在發(fā)電階段的發(fā)電功率時(shí)間序列{Pgt}的優(yōu)化方法，具體為 .1)判斷是否有火電機(jī)組在整個(gè)發(fā)電階段可被抽蓄電站的發(fā)電出力完全替代；若有，關(guān)閉這些機(jī)組，并修改抽蓄電站在相應(yīng)調(diào)度區(qū)間的發(fā)電出力Pgt，并計(jì)算抽蓄電站發(fā)電后的上水庫庫容Quppot;若沒有，則直接執(zhí)行步驟(2); .2)若某調(diào)度區(qū)間內(nèi)抽蓄電站的發(fā)電功率Pgt小于抽蓄電站的最大允許發(fā)電功率Pgm，則該時(shí)段為可用調(diào)度區(qū)間，反之則為不可用調(diào)度區(qū)間；計(jì)算發(fā)電階段各可用調(diào)度區(qū)間內(nèi)所有火電機(jī)組當(dāng)前的邊際發(fā)電成本Mi, t Mi, t = ZaiPij+bi 式中，ai和匕分別為機(jī)組i的發(fā)電成本系數(shù)，Pi,,為機(jī)組i在調(diào)度區(qū)間t內(nèi)的出力； .3)尋找當(dāng)前發(fā)電邊際成本最高的機(jī)組，假定此時(shí)機(jī)組k在調(diào)度區(qū)間I的邊際發(fā)電成本最聞，則
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于遺傳算法的抽水蓄能電站調(diào)度方法，其特征在于，步驟(7)中，所述預(yù)置的收斂條件為最大進(jìn)化1000代，或連續(xù)10代沒有出現(xiàn)更優(yōu)秀的個(gè)體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于遺傳算法的抽水蓄能電站調(diào)度方法，是在火電機(jī)組機(jī)組組合結(jié)果的基礎(chǔ)上，對抽蓄電站進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，所建立的抽蓄電站最優(yōu)調(diào)度模型是一個(gè)包含離散變量和連續(xù)變量的優(yōu)化問題。離散變量為抽蓄電站在各調(diào)度區(qū)間的工作狀態(tài)(發(fā)電或者抽水)；連續(xù)變量為抽蓄電站在各調(diào)度區(qū)間的發(fā)電/抽水功率。該方法在火電機(jī)組機(jī)組組合的基礎(chǔ)上，對抽蓄電站進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，既考慮了負(fù)荷特性又考慮了抽蓄電站和常規(guī)火電機(jī)組的技術(shù)特性，通過構(gòu)建調(diào)度模型，提高抽蓄電站經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。
文檔編號(hào)G06N3/12GK102780235SQ20121027339
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者張新松, 楊奕, 林純, 王建平, 郭曉麗, 顧菊平 申請人:南通大學(xué)