毕业论文电力系统频率和有功功率的自动控制统Word文档下载推荐.doc
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AutomaticGenerationControl,UnitCommitment,LoadDispatch,OptimizationAlgorithm
目录
1绪论 1
1.1研究背景 1
1.2自动发电控制(AGC)概述 1
1.2.1电网安全运行中的自动发电控制 2
1.2.2电网经济运行下的自动发电控制 3
1.3AGC的研究发展趋势 3
1.4本论文的主要工作 4
2自动发电控制的原理 5
2.1电力系统频率控制原理 5
2.2自动发电控制的一般过程 6
2.3AGC的调节目标 8
2.3.1自动发电控制的基本控制目标 8
2.3.2自动发电控制的调节目标 8
2.3.3自动发电控制软件功能 9
2.4自动发电控制中ACE的计算 9
2.4.1自动发电控制方式 9
2.4.2ACE调节量的计算 10
2.5目前常用AGC机组的控制策略 11
2.5.1等额平均法 11
2.5.2等可调比例法 11
2.5.3基于费用优化的控制策略 12
3AGC机组优化组合原理及其数学模型 14
3.1AGC机组优化组合的原理 14
3.2传统的机组组合模型 15
3.2.1目标函数 15
3.2.2约束条件 15
3.3机组优化组合数学模型 17
3.3.1电力市场环境下的AGC调节容量问题 17
3.3.2目标函数 18
3.3.3约束条件 18
4动态规划法求解机组组合分配问题 20
4.1动态规划的一些基本概念 20
4.2动态规划的基本定理 21
4.3动态规划的基本算法 22
4.4动态规划法在机组组合中的应用 24
4.4.1反向算法在机组组合中的应用 24
4.4.2前向算法在机组组合中的应用 24
4.5算例分析 27
4.5.1算例数据 27
4.5.2应用动态规划法进行仿真 30
4.5.3算例结果分析 33
5总结 34
致谢 35
参考文献 36
附录 38
1绪论
1.1研究背景
在电力系统中,负荷时时刻刻是在不断变化的,一般白天比较高,深夜到第二天凌晨比较低。
负荷的这种变化幅度往往是很大的,不同的负荷波动,形成了负荷曲线上的高峰和低谷。
在负荷变化过程中,如果仅仅改变机组的出力大小,而不改变投入运行的机组组合,往往会使调节范围难以满足负荷变化的要求。
有时即使能满足负荷变化的要求,也往往会形成高峰负荷时机组出力过小,低谷负荷时机组出力过大的现象,既不安全又不经济。
在一般电力系统的运行中,需要根据负荷的变化相应的开停机组,以达到减少总的生产成本。
电力工业在经历了百余年的平稳发展之后,随着全球经济的迅速增长,现在正经历着巨大的变革—电力市场,它要求打破传统的垄断经营,引入竞争机制,建立统一、开放、竞争、有序的电力市场,增加电力工业的活力。
在传统的电力工业中,机组组合问题的目标函数一般只注重能量方面,而对相关辅助服务的费用则很少考虑,这种情况下,总的社会生产成本不一定能够达到最小化即机组组合从整个社会效益角度来说,并非最优。
在电力市场环境下,情况就发生了很大的改变。
购电方不仅需要购买所需的电能,还要购买其它相应的辅助服务,以满足系统稳定性的需要。
也就说,辅助服务这部分购买费用也应该作为购电方进行机组组合的费用目标函数中的一项,这和传统机组组合问题有着明显的区别。
因此,研究电力市场环境下的机组组合问题是十分必要的。
1.2自动发电控制(AGC)概述
电力系统频率和有功功率的自动控制统称为自动发电控制(AutomationGenerationControl-AGC)。
电力系统运行的基本任务是保证发供电平衡,向用户提供稳定可靠、高质量的电能。
电力系统频率是衡量电能质量的重要指标,它反映了发电有功功率和负荷之间的平衡关系,是电力系统运行的重要控制参数。
1.2.1电网安全运行中的自动发电控制
电力系统的发供电平衡被破坏时,电网频率将产生波动。
然而,电力系统的负荷无时无刻不在无规则地变化,负荷的波动将给电网造成频率偏差和联络线功率偏差。
自动发电控制在当今世界己是普遍应用的一项成熟与综合的技术,它的投入将提高电网频率质量,提高电力生产的经济效益和管理水平。
传统的频率调节方法是依靠调度员指令或指定的调频厂的调节来保持频率的质量,但随着电力系统规模的不断扩展,负荷的变化速率不断提高,依靠传统的频率调节方法,要将电网频率始终控制在规定的范围内是相当困难的。
以华北电网为例,在正常情况下,负荷波动的最高速率达到200hW/分钟,在这种快速的负荷变化情况下,人工控制难于协调配合,不可能由一个容量足够大的调频厂(主调频厂)来承担全部调频容量,也不便吸收更多的电厂参加调频。
负荷除了有瞬间波动以外,在一天中还会有较大幅度的变化,这需要改变大量发电机组的出力,才能得到发电有功功率和负荷之间的平衡。
尽管各级电网调度所根据负荷预计对管辖范围内的发电厂安排了发电计划曲线,但是,负荷预计本身一般存在着1~2%的偏差;
同时,发电厂在执行发电计划曲线时,存在着未按照规定时间加减出力的情况,这些问题都会造成系统频率的波动。
电力系统中意外故障的发生,也会打破发电有功功率和负荷之间的平衡。
随着电力系统的发展,发电机组单机容量的增大,输电线路传输容量的提高,电网中单台设备故障带来的发电功率损失越来越大。
如这些设备发生故障,都会造成发电有功功率和负荷之间的严重偏差,而靠人工调整发电出力则需要较长的时间,才能达到新的平衡,显然不能满足要求。
另外,在手动调频方式下,系统对计划内负荷的分配(即预定的机组发电计划,包括开停计划)能考虑经济分配原则,但计划外负荷则不能按经济原则进行分配,而只能由调频厂承担,难以做到电力系统负荷在各机组间的最佳分配,不能完全实现经济调度,对互联电力系统也难以做到联络线交换功率维持在规定值。
这样,采用自动发电控制(AGC)的技术手段,对电力系统中的大部分发电机组,根据其本身的调节性能及在电网中的地位,分类进行控制就成为必然。
自动发电控制作为频率二次调整的自动实现方式,目的就是通过调整发电机出力,恢复区域电网的负荷与发电之间的平衡,保证电网频率质量和联络线交换功率恒定。
因此,自动发电控制是保证电网安全、经济运行的重要措施之一。
1.2.2电网经济运行下的自动发电控制
近年来,以发、输、配企业重组和电力、电量竞争交易为主要特征的电力行业市场化进程在世界各国迅速展开。
但是,电力市场的开展需要有良好的环境,一个安全、优质、经济运行的电力系统是进行电力、电量交易的重要条件。
电力市场需要稳定、可靠的运营环境,自动发电控制是保证发、用电平衡,维持系统频率在规定值的有效手段,对保证电力系统可靠性发挥着重要的作用。
电力市场运营的目标之一就是要利用市场机制优化资源配置,降低用户电价,为用户带来经济利益。
自动发电控制是实现在线经济调度的必备条件,在线经济调度可通过优化发电调度,降低发电费用;
同时,在北美标准电力市场的设计中,带安全约束的在线经济调度(SCED)是实时电力市场运营的主要工具。
因而,自动发电控制是电力市场运营的重要技术手段。
在电力市场中,联络线电力、电量交易是互联电力系统常用的交易形式,交易各方都必须严格遵守合同,按交易量控制好联络线功率,而自动发电控制正是控制联络线功率的有效手段。
历史的经验告诉我们,没有自动发电控制的技术手段,依靠人工调节是很难控制好联络线功率的。
如前所述,自动发电控制对电力系统的安全、优质、经济运行发挥着重要的作用,因而自动发电控制是保证电力市场正常开展的重要工具之一。
总之,自动发电控制技术是电力市场的重要支持工具。
随着AGC功能的投入,电能质量和电力系统供求平衡得到极大程度的改善,并对减轻电力调度人员和电厂运行人员的工作强度,提高电网的负荷反映速度起到积极的作用。
1.3AGC的研究发展趋势
随着电力工业的发展以及新技术的采用,AGC有以下发展趋势:
(1)与网络分析相结合,改进线损修正和安全约束调度(尤其是最优潮流);
(2)在线机组耗热特性测试和电厂效率系统的建立,实时电价计算;
(3)基于现代控制理论的动态经济调度的研究;
(4)分布式发电(小火电和风力发电)的预测和跟踪;
(5)综合燃料计划控制环境污染。
1.4本论文的主要工作
随着电力工业市场化改革的不断深入,辅助服务已经成为和主电能服务具有同样的重要性,而AGC是电力市场辅助服务中非常重要的一个组成部分,它和主能量一样,在提供服务是需要运行成本,所以在计算机组运行费用时,也必须考虑AGC的费用。
此外,由于AGC机组需预留调节容量,这会使机组的预调度出力上下限发生变化,因此在机组本身出力约束条件中,对机组的预调度出力范围要作相应得修改。
本论文以电力输出环境下的电厂为研究对象,介绍了自动发电控制的背景,基本原理和控制过程,然后分析了AGC功
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- 毕业论文 电力系统 频率 有功功率 自动控制