電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度局部最小解確定和全局最小解搜索方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度局部最小解確定和全局最小解搜索方法，包括下述步驟：（1）獲取具有N臺(tái)發(fā)電機(jī)組的電力系統(tǒng)中每臺(tái)機(jī)組相關(guān)數(shù)據(jù)；（2）建立電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型；（3）求得每臺(tái)機(jī)組的由閥點(diǎn)和出力上限構(gòu)成的奇異點(diǎn)集合；（4）可行解中至多有一臺(tái)機(jī)組的出力不處于奇異點(diǎn)位置；（5）可行解中至少有兩臺(tái)機(jī)組的出力不處于奇異點(diǎn)位置，此類機(jī)組的燃料費(fèi)用函數(shù)對(duì)其出力的一階導(dǎo)數(shù)值相等，遍歷搜索滿足（4）或（5）的可行解；（6）從步驟（4）和（5）得到的具有最小燃料費(fèi)用值的可行解即為問題的全局最小解。本發(fā)明提出問題解空間中局部最小解所需滿足的必要條件，并遍歷搜索滿足該條件的解，得到問題的全局最小解。
【專利說明】電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度局部最小解確定和全局最小解搜索方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的運(yùn)行、分析與調(diào)度【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度局部最小解確定和全局最小解搜索方法。
【背景技術(shù)】
[0002]考慮發(fā)電機(jī)組的閥點(diǎn)效應(yīng)的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題是一個(gè)非凸、不可微和多局部最小解的優(yōu)化問題，傳統(tǒng)的梯度法和牛頓法等方法無法對(duì)其進(jìn)行求解，為更好地求解該問題，學(xué)者們提出了進(jìn)化規(guī)劃算法(Q.H.Wu，and J.T.Ma.Power system optimal reactivepower dispatch using evolutionary programming[J].1EEE Transactions on PowerSystems, 1995,10 (3):1243-1249.吳青華，J.T.Ma.釆用進(jìn)化規(guī)劃的電力系統(tǒng)最優(yōu)無功經(jīng)濟(jì)調(diào)度[J].美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)電力系統(tǒng)匯刊，1995，10(3):1243-1249.)，遺傳算法(Q.H.Wu，and Y.J.Ca0.Dispatching.Encyclopedia of Electrical and ElectronicsEngineering, John Wiley&Sons Inc., edited by John G.Webster, 1999.吳青華，曹一家.調(diào)度.威利電力與電子工程百科全書，John Wiley&Sons Inc.，John G.Webster編輯，1999.)、(C.-L Chiang.1mproved genetic algorithm for power economic dispatchof units with valve-point effects and multiple fuels[J].1EEE Transactions onPower Systems，2005，20 (4):1690-1699.C._L.Chiang.考慮機(jī)組閥點(diǎn)效應(yīng)和多燃料的電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的改進(jìn)遺傳算法[J].美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)電力系統(tǒng)匯刊，2005，20(4):1690-1699.)，蟻群算法(侯云鶴，熊信艮，吳耀武，等.基于廣義蟻群算法的電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2003，23 (3):59-64.)，禁忌搜索算法(W.-M.Lin，F(xiàn).-S.Cheng, and Μ.-Τ.Tsay.An improved tabu search for economic dispatch withmultiple minima[J].1EEE Transactions on Power Systems，2002，17(I):108-112.W.-M.Lin, F.-S.Cheng, M.-T.Tsay.含多最小值的經(jīng)濟(jì)調(diào)度的改進(jìn)禁忌搜索算法[J].美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)電力系統(tǒng)匯刊，2002，17(1):108-112.)，粒子群優(yōu)化算法(侯云鶴，魯麗娟，熊信銀，等.改進(jìn)粒子群算法及其在電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配中的應(yīng)用[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2004，24 (7):95-100.)，群搜索優(yōu)化算法(C.X.Guo，J.P.Zhan，and Q.H.Wu.Dynamiceconomic emission dispatch based on group search optimizer with multipleproducers [J].Electric Power Systems Research，2012，86:8-16.郭創(chuàng)新，詹俊鵬，吳青華.基于含多個(gè)發(fā)現(xiàn)者的群搜索優(yōu)化算法的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)排放調(diào)度研究[J].電力系統(tǒng)研究，2012,86:8-16.)，蜂群算法(S.Hemamalini，and S.P.Simon.Artificial bee colonyalgorithm for economic load dispatch problem with non-smooth cost functions[J].Electric Power Components and Systems，2010，38 (7):786-803.S.Hemamalini,S.P.Simon.含不平滑成本函數(shù)的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷調(diào)度問題的人工蜂群算法[J].電力部件與系統(tǒng)，2010,38(7):786-803.)和螢火蟲算法(X.-S.Yang，S.S.S.Hosseini，and A.H.Gandom1.Firefly algorithm for solving non-convex economic dispatch problems with valveloading effect[J].Applied Soft Computing，2012，12 (3): 1180-1186.X.-S.Yang，S.S.S.Hosseini7A.H.Gandom1.用于求解含閥點(diǎn)負(fù)荷效應(yīng)的非凸經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題的螢火蟲算法[J].應(yīng)用軟計(jì)算，2012，12(3):1180-1186.)等隨機(jī)搜索算法，得到了較好的求解效果，但是不能保證收斂到所述問題的全局最小解?，F(xiàn)有的對(duì)所述問題的研究主要集中在優(yōu)化算法的改進(jìn)，然而針對(duì)問題本身的特性研究卻鮮見于文獻(xiàn)中，更是缺乏能夠充分利用問題解空間的特性的求解方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)無法保證收斂到考慮發(fā)電機(jī)組閥點(diǎn)效應(yīng)的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題的全局最小解的問題，提供一種電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度局部最小解確定和全局最小解搜索方法。
[0004]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度局部最小解確定和全局最小解搜索方法，包括下述步驟:
[0006](I)獲取具有N臺(tái)發(fā)電機(jī)組的電力系統(tǒng)中每臺(tái)機(jī)組出力上下限數(shù)據(jù)、出力-燃料費(fèi)用函數(shù)的系數(shù)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)負(fù)荷數(shù)據(jù)；
[0007](2)建立考慮機(jī)組閥點(diǎn)效應(yīng)的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型；
[0008](3)根據(jù)機(jī)組的出力-燃料費(fèi)用函數(shù)求得每臺(tái)機(jī)組的由閥點(diǎn)和出力上限構(gòu)成的奇異點(diǎn)集合及燃料費(fèi)用函數(shù)對(duì)其出力的二階導(dǎo)數(shù)大于零的區(qū)域；
[0009](4)問題的可行解中至多有一臺(tái)機(jī)組的出力不處于奇異點(diǎn)位置，對(duì)滿足上述條件的可行解進(jìn)行遍歷搜索；
[0010](5)問題的可行解中有兩臺(tái)或兩臺(tái)以上機(jī)組的出力不處于奇異點(diǎn)位置，此類機(jī)組的燃料費(fèi)用函數(shù)對(duì)其出力的一階導(dǎo)數(shù)值相等，且其中至多有一臺(tái)此類機(jī)組不處于燃料費(fèi)用函數(shù)對(duì)其出力的二階導(dǎo)數(shù)大于零的區(qū)域，對(duì)滿足上述條件的可行解進(jìn)行遍歷搜索；
[0011](6)從步驟(4)和(5)中得到的具有最小燃料費(fèi)用值的可行解即為問題的全局最小解，將該全局最小解作為指令通過自動(dòng)發(fā)電控制裝置發(fā)送給相關(guān)發(fā)電廠或機(jī)組，通過發(fā)電廠或機(jī)組的自動(dòng)控制調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組功率的控制。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟(4)和(5)中，問題的可行解由N臺(tái)機(jī)組的出力構(gòu)成，且N臺(tái)機(jī)組的出力總和等于系統(tǒng)負(fù)荷。
[0013]優(yōu)選的，根據(jù)燃料費(fèi)用函數(shù)一階導(dǎo)數(shù)是否存在，上述電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的可行解
，...,<)中的元素可分成兩個(gè)集合:P1HP1: —階導(dǎo)數(shù)f/ (Pi)不存在}和P11=IP1: 一階導(dǎo)數(shù)f/ (Pi)存在}，根據(jù)集合P11中元素個(gè)數(shù)不同，JC可分成兩類:第一類解，^8°中至多有I個(gè)元素屬于集合P11，將此類解稱為第一類潛在局部最小解，對(duì)此類解的遍歷搜索在步驟(4)中進(jìn)行；第二類解，I】中有兩個(gè)或兩個(gè)以上元素屬于集合P11，對(duì)此類解的遍歷搜索在步驟(5)中進(jìn)行。
[0014]優(yōu)選的，對(duì)第一類潛在局部最小解的遍歷搜索具體步驟如下:
[0015](1.1)求得每一臺(tái)發(fā)電機(jī)組的出力-燃料費(fèi)用曲線的奇異點(diǎn)(含出力上下限)，構(gòu)成奇異點(diǎn)集合Sg(g=l，2，…，N)；
[0016](1.2)選取機(jī)組1=1作為平衡機(jī)組，平衡機(jī)組的作用是當(dāng)其它機(jī)組出力確定時(shí)，調(diào)整平衡機(jī)組的出力以達(dá)到負(fù)荷平衡；[0017](1.3)讓余下的每一臺(tái)機(jī)組」(」=1，2，...，^ Φ i)均運(yùn)行在奇異點(diǎn)，共有
【權(quán)利要求】
1.電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度局部最小解確定和全局最小解搜索方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)獲取具有N臺(tái)發(fā)電機(jī)組的電力系統(tǒng)中每臺(tái)機(jī)組出力上下限數(shù)據(jù)、出力-燃料費(fèi)用函數(shù)的系數(shù)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)負(fù)荷數(shù)據(jù)； (2)建立考慮機(jī)組閥點(diǎn)效應(yīng)的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型； (3)根據(jù)機(jī)組的出力-燃料費(fèi)用函數(shù)求得每臺(tái)機(jī)組的由閥點(diǎn)和出力上限構(gòu)成的奇異點(diǎn)集合及燃料費(fèi)用函數(shù)對(duì)其出力的二階導(dǎo)數(shù)大于零的區(qū)域； (4)問題的可行解中至多有一臺(tái)機(jī)組的出力不處于奇異點(diǎn)位置，對(duì)滿足上述條件的可行解進(jìn)行遍歷搜索； (5)問題的可行解中有兩臺(tái)或兩臺(tái)以上機(jī)組的出力不處于奇異點(diǎn)位置，此類機(jī)組的燃料費(fèi)用函數(shù)對(duì)其出力的一階導(dǎo)數(shù)值相等，且其中至多有一臺(tái)此類機(jī)組不處于燃料費(fèi)用函數(shù)對(duì)其出力的二階導(dǎo)數(shù)大于零的區(qū)域，對(duì)滿足上述條件的可行解進(jìn)行遍歷搜索； (6)從步驟(4)和(5)中得到的具有最小燃料費(fèi)用值的可行解即為問題的全局最小解，將該全局最小解作為指令通過自動(dòng)發(fā)電控制裝置發(fā)送給相關(guān)發(fā)電廠或機(jī)組，通過發(fā)電廠或機(jī)組的自動(dòng)控制調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組功率的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度局部最小解確定和全局最小解搜索方法，其特征在于，所述步驟(4)和(5)中，問題的可行解由N臺(tái)機(jī)組的出力構(gòu)成，且N臺(tái)機(jī)組的出力總和等于系統(tǒng)負(fù)荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度局部最小解確定和全局最小解搜索方法，其特征在于，根據(jù)燃料費(fèi)用函數(shù)一階導(dǎo)數(shù)是否存在，上述電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的可行解…,if,...,矽)中的元素可分成兩個(gè)集合:P1HP1: —階導(dǎo)數(shù)f/ (Pi)不存在}和P11=IP1: 一階導(dǎo)數(shù)f/ (Pi)存在}，根據(jù)集合P11中元素個(gè)數(shù)不同，I〗可分成兩類:第一類解，<中至多有I個(gè)元素屬于集合P11，將此類解稱為第一類潛在局部最小解，對(duì)此類解的遍歷搜索在步驟(4)中進(jìn)行；第二類解，V.中有兩個(gè)或兩個(gè)以上元素屬于集合P11，對(duì)此類解的遍歷搜索在步驟(5)中進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度局部最小解確定和全局最小解搜索方法，其特征在于，對(duì)第一類潛在局部最小解的遍歷搜索具體步驟如下: (1.1)求得每一臺(tái)發(fā)電機(jī)組的出力-燃料費(fèi)用曲線的奇異點(diǎn)(含出力上下限)，構(gòu)成奇異點(diǎn)集合
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度局部最小解確定和全局最小解搜索方法，其特征在于，若乂為所述的第二類解，即 < 中有兩個(gè)或兩個(gè)以上元素屬于集合P11，則JC成為上述電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型的一個(gè)局部最小解的必要條件是:屬于所述集合P11中的元素其燃料費(fèi)用函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)值相等，且至多只能有一個(gè)元素可以不位于燃料費(fèi)用函數(shù)對(duì)其出力的二階導(dǎo)數(shù)大于零的區(qū)域，滿足所述必要條件的第二類解稱為第二類潛在局部最小解。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度局部最小解確定和全局最小解搜索方法，其特征在于，步驟(5)中對(duì)第二類潛在局部最小解的遍歷搜索具體步驟如下: (2.1)求得每一臺(tái)機(jī)組的出力-燃料費(fèi)用曲線二階導(dǎo)數(shù)非負(fù)的出力區(qū)域Ag (g=l, 2，…,N)； (2.2)求得每一臺(tái)機(jī)組區(qū)域Ag的一階導(dǎo)數(shù)取值范圍，確定其區(qū)域Ag的一階導(dǎo)數(shù)有交集的機(jī)組，記這些機(jī)組編號(hào)的集合為I，暫時(shí)讓集合I中機(jī)組的出力為在相應(yīng)的奇異點(diǎn)； (2.3)讓余下的每一臺(tái)機(jī)組,(/ = 1,2,*.*,/￥,_/' ? I )均運(yùn)行在奇異點(diǎn)，共有
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度局部最小解確定和全局最小解搜索方法，其特征在于，[A，B]區(qū)域的燃料費(fèi)用函數(shù)二次導(dǎo)數(shù)大于零，且其一階導(dǎo)數(shù)值較大；[C，D]區(qū)域的燃料費(fèi)用函數(shù)二次導(dǎo)數(shù)也大于零，但其一階導(dǎo)數(shù)值較小，甚至出現(xiàn)負(fù)值。
【文檔編號(hào)】G06F17/30GK103544654SQ201310482363
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】吳青華, 詹俊鵬 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)