電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度綜述

南昌大亨NANCHANGUNIVERSITY高等電力系統(tǒng)分析課程題目： 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度綜述學(xué)院：信息工程學(xué)院系 自動化專業(yè)班級：電工理論與新技術(shù)學(xué)生姓名： 吳虹劍 學(xué)號： 406130614086 電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度綜述摘要：隨著大量的可再生能源電站的建設(shè)完成，其發(fā)電的不確定性給電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題帶來了很大的挑戰(zhàn)。本文分析了電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度對電力企業(yè)的影響，介紹了電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的概念及措施，并從電力系統(tǒng)模型、算法方面討論了電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題，比較了這些模型的優(yōu)勢和不足。并從尋優(yōu)速度、精度和收斂性等方面闡述了算法的優(yōu)缺點，在傳統(tǒng)算法的基礎(chǔ)上對算法進(jìn)行改進(jìn)，使改進(jìn)的算法具有更好的尋優(yōu)性.關(guān)鍵詞：可再生能源經(jīng)濟(jì)調(diào)度1緒論在電力系統(tǒng)開始工作和調(diào)度期間，要想得到很好的結(jié)果，符合經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，那么對電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度要有一個全新的理解，就需參考電力系統(tǒng)的在工作中運行特征，擬定詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)運行方法和經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法,讓電力系統(tǒng)在工作中呈現(xiàn)出眾多的經(jīng)濟(jì)性成分，增強電力系統(tǒng)的工作效率，使電力企業(yè)的綜合效益得到大大的提高。電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度是電力系統(tǒng)運行中的重要環(huán)節(jié),它是一個多約束、非線性、非凸性、多維的混合優(yōu)化問題。在未來的眼界上預(yù)測未來，利用未來的負(fù)荷預(yù)測來決定未來發(fā)電的負(fù)荷需求經(jīng)濟(jì)分配。在保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的前提下，考慮到系統(tǒng)中的各種等式約束和不等式約束，使用電負(fù)荷在各機組間優(yōu)化分配的結(jié)果.迄今為止，關(guān)于動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題已經(jīng)提出了很多種方法.電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法主要有傳統(tǒng)的經(jīng)典優(yōu)化算法和當(dāng)前流行的智能優(yōu)化算法兩大類。傳統(tǒng)的優(yōu)化算法主要有二次規(guī)劃法、拉格朗日松她法、優(yōu)先順序法等。智能優(yōu)化算法主要有BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法等。隨著可再生能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的比例越來越大，系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度必須把可再生能源發(fā)電納入到統(tǒng)一的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型中，由于其不確定性，建立的模型也越來越復(fù)雜，在模型的求解過程中，提高了系統(tǒng)的可靠性，必然以犧牲經(jīng)濟(jì)利益為代價；要獲得更好的經(jīng)濟(jì)利益，必然導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性降低，因此在滿足不危及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的前提下，獲得更多的經(jīng)濟(jì)利益成了眾多研究者追尋的目標(biāo).2電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型當(dāng)大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電接入電力系統(tǒng)后，會給系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度帶來很大的挑戰(zhàn),其不確定性會增加機組的運行和維護(hù)成本，增加系統(tǒng)的備用容量,還會使火電機組排放更多的污染氣體。為了使可再生能源發(fā)電接入電力系統(tǒng)后電網(wǎng)更經(jīng)濟(jì)、安全和環(huán)保的運行，研究人員建立了各種各樣的模型。文獻(xiàn)［1］中的啟發(fā)探索式的技術(shù)方法盡管不一定是最優(yōu)的，但由于其簡單性是很有實際用處的.文獻(xiàn)23］利用模擬退火法對動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題進(jìn)行了研究,該方法能夠處理任意的非線性不連續(xù)的問題，但是計算最優(yōu)解速度較慢.文獻(xiàn)［4］提出的混合算法包含霍普菲爾德神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和二次規(guī)劃法(QP),該方法簡便易行，但往往不易得到最優(yōu)解.文獻(xiàn)［5］提出的應(yīng)用于電力系統(tǒng)發(fā)電安排的基于價格的爬坡率模型是基于雙重規(guī)劃法，通過調(diào)度處理得出了最佳結(jié)果，但僅在負(fù)荷變動不大時有實用價值。對于大范圍的動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題，文獻(xiàn)［6］提出了應(yīng)用變量縮放混合微分算法來計算處理。通過在進(jìn)化過程中采取父代和子代合群處理，來提高進(jìn)化速度。收斂速度快、精度高但求取過程中易于發(fā)散文獻(xiàn)［7］提出了一個重復(fù)調(diào)度算法利用QP同線性規(guī)劃法(LP)和丹澤爾沃夫的分解技術(shù)相結(jié)合，對動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度進(jìn)行研究，能夠得到較好的處理結(jié)果但不是最優(yōu)的。文獻(xiàn)［8］利用給動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度延伸的安全約束增加爬坡率約束，確保了動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度過程中系統(tǒng)運行的安全性，但經(jīng)濟(jì)性不好.在文獻(xiàn)［9］中內(nèi)點法被用來處理這個問題作為一個單獨的最優(yōu)化問題,協(xié)調(diào)處理了環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性，但沒有考慮風(fēng)電的不良特性。由于很多方法不能夠保證其實際可行性操作，針對振蕩的負(fù)荷變化曲線，文獻(xiàn)［10］提出了一個探索式的方法來提高實際操作可行性，確保了能夠?qū)嶋H應(yīng)用，但僅只是對負(fù)荷進(jìn)行了研究沒有考慮可再生能源電力?？紤]到可再生能源電力并入電網(wǎng)的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，國內(nèi)外學(xué)者已做了大量的研究。文獻(xiàn)［11］考慮到風(fēng)力發(fā)電的間歇性以及未來可插式電動汽車接入電網(wǎng)大量使用通過合理調(diào)度可以用來減弱風(fēng)電的間歇性所帶來的影響，建立了隨機經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。利用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法在IEEE-118節(jié)點系統(tǒng)上進(jìn)行了相應(yīng)的仿真。文獻(xiàn)［12］對于風(fēng)機出力曲線進(jìn)行了3段性二次函數(shù)擬合，在分析了常規(guī)機組約束和風(fēng)機機組約束的基礎(chǔ)了，建立了含風(fēng)電場的動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，利用改進(jìn)的二進(jìn)制微分算法，加入常規(guī)機組和風(fēng)機的修正策略，進(jìn)行了Matlab仿真，結(jié)果表明具有很大的經(jīng)濟(jì)性，同時指出了在某一區(qū)域隨著風(fēng)電裝機容量的擴(kuò)大，由于備用容量的需求，使得風(fēng)機電力利用率降低.文獻(xiàn)［13］利用粒子群優(yōu)化算法對含有風(fēng)電場的動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度進(jìn)行了相應(yīng)的機組安排，通過加入功率平衡和備用容量約束的循環(huán)處理策略，以及根據(jù)機組耗量微增率與機組容量的比值大小來調(diào)整機組安排的優(yōu)先啟停策略。在保證系統(tǒng)安全的情況下，電力系統(tǒng)調(diào)度會把電力生產(chǎn)對于環(huán)境的影響以及能源的節(jié)約使用看的越來越重，應(yīng)該盡量提高新能源電力的利用率。文獻(xiàn)［14］通過引入懲罰措施，對于經(jīng)濟(jì)調(diào)度和節(jié)能調(diào)度進(jìn)行了協(xié)調(diào)的考慮.對風(fēng)電機組加以備用容量的懲罰，將蒙特卡羅模擬和遺傳算法結(jié)合在IEEE3（）節(jié)電系統(tǒng)上進(jìn)行了仿真實現(xiàn)了風(fēng)電的優(yōu)先調(diào)度。文獻(xiàn)［15］建立了充分體現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和風(fēng)電特性的火電和風(fēng)電的新的運行價格理論模型，風(fēng)電方面提出風(fēng)電場出力可信度基礎(chǔ)上的風(fēng)電備用容量補償成本及風(fēng)電場中故意棄風(fēng)（負(fù)效率運行）行為的價格懲罰措施.火電方面加入機組環(huán)境污染懲罰措施。利用遺傳算法對于大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)電力系統(tǒng)考慮清潔、經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行了求解。結(jié)果表明為保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)型在負(fù)荷低谷時棄風(fēng)的合理性，以及高效率機組的高負(fù)荷發(fā)電和具有節(jié)能減排功能機組的優(yōu)先調(diào)度性。文獻(xiàn)［16］通過利用抽水蓄能機組來提高風(fēng)電的利用率減小火電的消耗達(dá)到節(jié)能調(diào)度.分別對抽水蓄能機組、風(fēng)電機組和節(jié)能調(diào)度進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建和分析,通過實際算例將風(fēng)電一火電、風(fēng)電-同步發(fā)電機抽水蓄能-火電、風(fēng)電-異步發(fā)電機抽水蓄能一火電利用混合整數(shù)規(guī)劃法進(jìn)行了結(jié)果比較分析，說明了利用異步抽水蓄能與風(fēng)電結(jié)合具有很大的經(jīng)濟(jì)型（同步電機變化不靈活，異步電機變化靈活），克服了風(fēng)電的波動。文獻(xiàn)［17］將間歇性電力看作是負(fù)的負(fù)荷與實際負(fù)荷一起構(gòu)成廣義負(fù)荷，利用以往經(jīng)驗〃廣義負(fù)荷、'的分布函數(shù)，基于標(biāo)準(zhǔn)分布函數(shù)設(shè)定相應(yīng)的方差和期望形成負(fù)荷的分布函數(shù)，據(jù)此提出了一定置信區(qū)間內(nèi)的置信水平對負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，置信水平越高相應(yīng)的置信區(qū)間就越廣，同時隨著預(yù)測時間越長同等置信水平下相應(yīng)的置信區(qū)間也越廣.提出了一種新的實時經(jīng)濟(jì)調(diào)度系統(tǒng)-GCA,具有實時動態(tài)調(diào)度性和魯棒性，GCA制定相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度同時在不同的時間段內(nèi)預(yù)測系統(tǒng)狀況、改變系統(tǒng)機組的發(fā)電組合形式并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)更新，循環(huán)迭代來達(dá)到最優(yōu)。文獻(xiàn)［18］提出了一種高速應(yīng)對系統(tǒng)中供需不平衡的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案，把可再生能源發(fā)電看作是負(fù)的負(fù)荷，相當(dāng)于需求側(cè)不平衡性變得很大很快，通過預(yù)測負(fù)荷的變化在可行性操作區(qū)域內(nèi)提前逐步調(diào)整發(fā)電量利用等耗量微增率原則達(dá)到快速平衡負(fù)荷.建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,就供需不平衡、可行性操作區(qū)域進(jìn)行了相關(guān)的討論分析,通過仿真并且與二次規(guī)劃法等比較得出結(jié)論，該方法具有很大的高速實時性。3研究趨勢與展望由于溫室效應(yīng)等環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，各國在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時開始大量關(guān)注經(jīng)濟(jì)發(fā)展形式對于生態(tài)環(huán)境的影響。其中電力行業(yè)是最重要的污染源，因此在電力生產(chǎn)中必須綜合權(quán)衡經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益，同時貫徹執(zhí)行節(jié)能減排的政策方針[19],提高新能源電力的利用率。文獻(xiàn)[20]對于含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化調(diào)度，采用理想點法將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題，利用序列規(guī)劃法對于風(fēng)-水-火電進(jìn)行了相應(yīng)的分析求解。隨著可再生能源發(fā)電的接入量越來越多，系統(tǒng)中可用旋轉(zhuǎn)備用量的多少在很大程度了決定了系統(tǒng)可以接納的風(fēng)電和光伏電力的多少[21],同時對于電力系統(tǒng)發(fā)電安排和調(diào)度的動態(tài)實時性、安全性要求也越來越高。由此可知在滿足系統(tǒng)安全性的前提下電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度需要綜合考慮含有可再生能源電力調(diào)度的動態(tài)實時性、經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能環(huán)保效果。綜合上面的研究現(xiàn)狀和分析可知，針對可再生能源電力并網(wǎng)的動態(tài)調(diào)度多為單獨間歇性電力風(fēng)電場或者光伏電站接入電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度或者環(huán)保調(diào)度，或者是風(fēng)電-電動車互補、風(fēng)蓄儲能并網(wǎng)、太陽能-水聯(lián)合互補、風(fēng)水互補的經(jīng)濟(jì)調(diào)度研究。而對于提高風(fēng)力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電利用率的風(fēng)電場和太陽能光伏電站集成互補并網(wǎng)的電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度還有待研究。參考文獻(xiàn)W。GoWoodoSpinningreserveconstrainedstaticanddynamiceconomicdispatch[J].JEEETransactionsonPowerApparatusandSystemso1982, 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