一種考慮可靠性約束機(jī)組組合問題的快速調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種考慮可靠性約束機(jī)組組合問題的快速調(diào)度方法，包含以下步驟：以在線機(jī)組最大容量之和不小于負(fù)荷需求為判據(jù)，確定機(jī)組初始開機(jī)方案；逐一檢驗(yàn)所有機(jī)組在預(yù)設(shè)時(shí)間域內(nèi)是否滿足其最小開停機(jī)時(shí)間約束，修改初始開機(jī)方案；根據(jù)功率平衡約束檢查開機(jī)方案的冗余度，形成最后的開機(jī)方案基于優(yōu)化的開機(jī)方案，根據(jù)系統(tǒng)功率平衡、機(jī)組爬坡率、機(jī)組輸出功率上下限的約束條件，將模型機(jī)組數(shù)及時(shí)間點(diǎn)上的變量矩陣變換為變量向量進(jìn)行運(yùn)算，再采用內(nèi)點(diǎn)法求解最優(yōu)解，即得到控制指令。本發(fā)明的方法，迭代次數(shù)少，計(jì)算時(shí)間短，計(jì)算效率不隨系統(tǒng)規(guī)模增大而變低，且該算法得到的解不存在隨機(jī)性，能保證每次求解都能找到優(yōu)于其他方法的優(yōu)化解。
【專利說明】-種考慮可靠性約束機(jī)組組合問題的快速調(diào)度方法

【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)度領(lǐng)域，特別涉及一種考慮可靠性約束機(jī) 組組合問題的快速調(diào)度方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在電力系統(tǒng)的運(yùn)行、分析與調(diào)度領(lǐng)域中，為充分利用發(fā)電機(jī)組的特性，考慮可靠性 約束機(jī)組組合問題是一個(gè)必須面對的難題，該問題是一個(gè)高維非線性的混合整數(shù)優(yōu)化問 題，其中有大量的二進(jìn)制變量和連續(xù)變量，需要滿足一系列的等式約束和不等式約束。
[0003] 為求解該問題，學(xué)者們提出了動(dòng)態(tài)規(guī)劃法[1]、混合整數(shù)法[2]、分支定界法[3]、 拉格朗日松弛法[4]等基于數(shù)學(xué)理論的方法。然而這些方法都可能因問題維數(shù)太高而計(jì)算 量過大、計(jì)算時(shí)間過長、計(jì)算效率不高。
[0004] 近年來，學(xué)者們應(yīng)用啟發(fā)式算法求解機(jī)組組合問題，其中包括優(yōu)先順序算法
[5] -[7]、遺傳算法[8]-[10]，粒子群算法[11]等隨機(jī)搜索算法，得到了較好的求解效果， 但是這些隨機(jī)搜索算法在缺乏問題具體信息的情況下對解空間進(jìn)行隨機(jī)搜索，其效率低， 計(jì)算量大。隨著所述問題機(jī)組數(shù)量增加，這些隨機(jī)搜索算法耗費(fèi)的計(jì)算量急劇增加，且這些 算法得到的解具有隨機(jī)性，解精度不能得到保證?，F(xiàn)有的對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發(fā) 電機(jī)組物理特性的快速求解方法。
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種考慮可靠性約束機(jī)組組 合問題的快速調(diào)度方法。
[0022] 本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0023] -種考慮可靠性約束機(jī)組組合問題的快速調(diào)度方法，包含以下順序的步驟：
[0024]SI.獲取電力系統(tǒng)的每個(gè)發(fā)電機(jī)組的機(jī)組特性數(shù)據(jù)；
[0025]S2.根據(jù)發(fā)電機(jī)組特性數(shù)據(jù)得到初始的優(yōu)先序列表；以在線發(fā)電機(jī)組最大容量之 和不小于負(fù)荷需求為判據(jù)，確定發(fā)電機(jī)組初始開機(jī)方案；逐一檢驗(yàn)所有發(fā)電機(jī)組在預(yù)設(shè)時(shí) 間域內(nèi)是否滿足其最小開停機(jī)時(shí)間約束，修改初始開機(jī)方案；再根據(jù)功率平衡約束檢查開 機(jī)方案的冗余度，形成最后的開機(jī)方案；
[0026]S3.根據(jù)最后的開機(jī)方案，將模型機(jī)組數(shù)及時(shí)間點(diǎn)上的變量矩陣變換為變量向量 進(jìn)行運(yùn)算，再采用內(nèi)點(diǎn)法求解最優(yōu)解；
[0027]S4.將最優(yōu)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，通過其 自動(dòng)控制調(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)對機(jī)組啟停機(jī)計(jì)劃及輸出功率的控制。
[0028] 所述的步驟S1，具體為：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)、爬坡率上下限數(shù)據(jù)、最小開機(jī)時(shí)間數(shù)據(jù)、最小停機(jī)時(shí)間數(shù)據(jù)、初始開機(jī)時(shí)間數(shù)據(jù)、出 力-燃料費(fèi)用函數(shù)的系數(shù)數(shù)據(jù)、啟停機(jī)費(fèi)用函數(shù)的系數(shù)數(shù)據(jù)、強(qiáng)迫停機(jī)率數(shù)據(jù)、系統(tǒng)甩負(fù)荷 損失成本系數(shù)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)負(fù)荷數(shù)據(jù)PD。
[0029] 所述的步驟S2,具體為：根據(jù)機(jī)組特性得到初始的優(yōu)先序列表；為滿足系統(tǒng)功率 平衡約束，以在線機(jī)組最大容量之和不小于負(fù)荷需求為判據(jù)，確定機(jī)組初始開機(jī)方案；逐一 檢驗(yàn)所有機(jī)組在預(yù)設(shè)時(shí)間域內(nèi)是否滿足其最小開停機(jī)時(shí)間約束，修改初始開機(jī)方案；為保 證在線機(jī)組數(shù)的最優(yōu)冗余度，再根據(jù)功率平衡約束檢查開機(jī)方案的冗余度，形成最后的開 機(jī)方案。
[0030] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0031] 1、本發(fā)明的方法從系統(tǒng)機(jī)組的具體煤耗特性出發(fā)，充分利用了基于機(jī)組特性的機(jī) 組優(yōu)先序列表，結(jié)合基于梯度的非線性內(nèi)點(diǎn)法，從而有效地解決了高維、非線性、混合整數(shù) 的復(fù)雜優(yōu)化問題的求解困難。
[0032] 2、本發(fā)明的方法求解過程物理意義清晰，思路直觀，計(jì)算收斂精度高，與現(xiàn)有方法 相比，能得到運(yùn)行成本最小的可行解，且可行解沒有偶然性，同時(shí)保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
[0033] 3、本發(fā)明的方法計(jì)算效率明顯優(yōu)于現(xiàn)存的機(jī)組組合算法，其迭代次數(shù)少，計(jì)算時(shí) 間短，計(jì)算效率不隨系統(tǒng)規(guī)模增大而變低。且該算法得到的解不存在隨機(jī)性，能保證每次求 解都能找到優(yōu)于其他方法的優(yōu)化解，這將極大提高電力系統(tǒng)機(jī)組組合方案的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí) 能保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
[0034] 4、本發(fā)明的方法可極大地提高電力系統(tǒng)發(fā)電調(diào)度、機(jī)組組合方案的經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn) 行效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明所述的一種考慮可靠性約束機(jī)組組合問題的快速調(diào)度方法的流程 圖；
[0036] 圖2為圖1所述方法在10機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)進(jìn)行仿真的收斂曲線；
[0037] 圖3為圖1所述方法在20機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)進(jìn)行仿真的收斂曲線；
[0038] 圖4為圖1所述方法在40機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)進(jìn)行仿真的收斂曲線；
[0039] 圖5為圖1所述方法在60機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)進(jìn)行仿真的收斂曲線；
[0040] 圖6為圖1所述方法在80機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)進(jìn)行仿真的收斂曲線；
[0041] 圖7為圖1所述方法在100機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)進(jìn)行仿真的收斂曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限 于此。
[0043]如圖1，本發(fā)明考慮可靠性約束機(jī)組組合問題的快速調(diào)度法可分為兩個(gè)階段：建 立基于機(jī)組特性的開機(jī)優(yōu)先表和采用非線性內(nèi)點(diǎn)法求解。其中第一階段包括三個(gè)主步驟， 各主步驟的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)方法如下：
[0044] 主步驟1:基于機(jī)組煤耗特性建立初始優(yōu)先序列表。該優(yōu)先序列表的排序依據(jù)是 發(fā)電機(jī)組額定出力時(shí)的煤耗率（Generationcostrate,GCR)，在此定義為：
[0045]

【權(quán)利要求】
1. 一種考慮可靠性約束機(jī)組組合問題的快速調(diào)度方法，其特征在于，包含以下順序的 步驟：
51. 獲取電力系統(tǒng)的每個(gè)發(fā)電機(jī)組的機(jī)組特性數(shù)據(jù)；
52. 根據(jù)發(fā)電機(jī)組特性數(shù)據(jù)得到初始的優(yōu)先序列表；以在線發(fā)電機(jī)組最大容量之和不 小于負(fù)荷需求為判據(jù)，確定發(fā)電機(jī)組初始開機(jī)方案；逐一檢驗(yàn)所有發(fā)電機(jī)組在預(yù)設(shè)時(shí)間域 內(nèi)是否滿足其最小開停機(jī)時(shí)間約束，修改初始開機(jī)方案；再根據(jù)功率平衡約束檢查開機(jī)方 案的冗余度，形成最后的開機(jī)方案；
53. 根據(jù)最后的開機(jī)方案，將模型機(jī)組數(shù)及時(shí)間點(diǎn)上的變量矩陣變換為變量向量進(jìn)行 運(yùn)算，再采用內(nèi)點(diǎn)法求解最優(yōu)解；
54. 將最優(yōu)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，通過其自動(dòng) 控制調(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)對機(jī)組啟停機(jī)計(jì)劃及輸出功率的控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮可靠性約束機(jī)組組合問題的快速調(diào)度方法，其特征在 于，所述的步驟S1，具體為：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)、爬坡率上下限數(shù)據(jù)、最小開機(jī)時(shí)間數(shù)據(jù)、最小停機(jī)時(shí)間數(shù)據(jù)、初始開機(jī)時(shí)間數(shù)據(jù)、出 力-燃料費(fèi)用函數(shù)的系數(shù)數(shù)據(jù)、啟停機(jī)費(fèi)用函數(shù)的系數(shù)數(shù)據(jù)、強(qiáng)迫停機(jī)率數(shù)據(jù)、系統(tǒng)甩負(fù)荷 損失成本系數(shù)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)負(fù)荷數(shù)據(jù)P D。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮可靠性約束機(jī)組組合問題的快速調(diào)度方法，其特征在 于，所述的步驟S2,具體為：根據(jù)機(jī)組特性得到初始的優(yōu)先序列表；為滿足系統(tǒng)功率平衡約 束，以在線機(jī)組最大容量之和不小于負(fù)荷需求為判據(jù)，確定機(jī)組初始開機(jī)方案；逐一檢驗(yàn)所 有機(jī)組在預(yù)設(shè)時(shí)間域內(nèi)是否滿足其最小開停機(jī)時(shí)間約束，修改初始開機(jī)方案；為保證在線 機(jī)組數(shù)的最優(yōu)冗余度，再根據(jù)功率平衡約束檢查開機(jī)方案的冗余度，形成最后的開機(jī)方案。
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK104318323SQ201410538778
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】吳青華, 鄭杰輝, 荊朝霞 申請人:華南理工大學(xué)