电力系统经济调度计算.docx

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目录

题目：

电力系统经济调度计算 1

中文摘要 2.

英文摘要 3.

1引言 4

2耗量特性综述 5

3数学模型概述 6

4基于等耗量微增率的经济调度 7

4.1能源消耗不受限制时的负荷优化分配 7

4.1.1数学模型 7

4.1.2算例 9

4.2能源消耗受限制时的负荷优化分配 11

4.2.1数学模型 11

4.2.2算例 14

5基于非线性优化算法的经济调度 17

5.1数学模型 17

5.2算例 18

5.2.1先对两套火电设备情况进行负荷优化分配 18

5.2.2对某电力系统10台机组的优化分配：

20

5.2.3基于等耗量微增率准则对10台机组进行优化求解 22

6考虑发电机无功约束时的最优负荷分配 26

7考虑负荷变化和机组起停时间、爬坡速度限制时的最优负荷分配 28

8考虑网络损耗时的最优负荷分配 30

结论 31

谢辞 32

参考文献 3.2

注释：

32

附录：

32

题目：

电力系统经济调度计算

33

中文摘要

摘要：

本文主要完成了传统的电力系统经济调度算法的研究。

基于等耗量微增率准则，分别建立火电厂和水火电厂拉格朗日算法的数学模型，并进行算例验证，利用MATLAB进行数据计算，结果均证明能够方便、快捷的实现机组之间的负荷优化分配，实现发电机组的经济运行。

基于非线性优化算法，同样建立了火电厂经济调度的数学模型并通过了算例的验证。

由于单纯的对各个时段的机组进行负荷分配，并不能实现真正的经济调度，本文最后考虑了负荷变化、机组的启停和爬坡速度等其他因素，并进行了探讨。

关键词：

电力系统；经济调度；等耗量微增率；非线性优化

英文摘要

PowerSystemEconomicDispatchCalculation

Abstract：

Thispaperhasmainlycompletedthediscussionofthetraditionalpowersystemeconomicdispatchalgorithm.Basedonthecriterionofequalconsumedenergyincreaseratio,RespectivelyestablishtheLagrangian

economicoperation.

mathematicalmodelofthermalpowerplantandhydrothermalpowerplant.Andusingexamplesforverification.WiththehelpofMATLABfordatacalculation,theresultswereprovedtobeconvenientandefficienttoachieveoptimalloaddistributionbetweenunits,generatorsetstoachievean

Basedonthenonlinearoptimizationalgorithm，alsoestablishtheeconomicdispatchmathematicalmodelofthermalpowerplant，andpasstheverificationofexamples.Asasimpleunitofeachtime

periodforloaddistributiondoesn’treallyachieveeconomicdispatch，last

paperconsiderstheloadchanges，start-stopofunitsandclimbingspeed,andotherfactors,anddoessomediscussion.

Keywords：

powersystem；economicdispatch；equalconsumedenergyincreaseratio；nonlinearoptimization

1引言

电力系统经济调度的目的是在满足系统安全约束、电能质量要求的条件下尽可能提高运行的经济性，使电力系统的总能源消耗量最小。

经济调度内容包括电力系统的有功优化和无功优化，有功优化的目标是使电力系统的总能源消耗量最小；无功优化的目标是使系统的网损最小。

本文主要探讨有功优化。

电力系统中有功功率的最优分布分为有功功率负荷预计、有功功率电源的最优组合、有功功率负荷在已运行机组间的最优分配。

有功功率负荷曲线的预计可以通过编制有功功率日负荷曲线，其要点主要是根据各大用电量用户申报的未来若干天预计负荷，参照长期累积的实测数据，汇总、调整用户的用电，并加以网损。

同时，还应切实掌握各发电厂预计可投入的发电设备和发电容量。

并扣除各发电厂的厂用电，就是可承担系统负荷的容量。

有功功率电源的最优组合指的是系统中发电设备或发电厂的合理组合，也就是通常所谓机组的合理开停。

大体上包括三部分：

机组的最优组合顺序、机组的最优组合数量和机组的最优开停时间。

合理机组组合的方法目前有最优组合顺序法、动态规划法、整数规划法等。

有功功率负荷的最优分配指的是系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配。

通常所谓负荷经济分配则是指这一方面。

最常用的方法则是按所谓的等耗量微增率准则的分配。

电力系统经济调度的效益很大，据实际测算，节省能源可达总耗量的

0.5%~1.5%，有功负荷的最优分配可节省0.5~2%的燃料费用，网损修正可节省

0.05~0.5%，水火电协调的效益高于火电系统负荷经济分配的效益，机组最优投入的效益可达1~2.5%。

经济调度是一个十分复杂的系统优化问题，从总体上解决，难度非常大，常分解为一系列的子问题分别处理。

从短期发电计划来看，可分为机组组合、火电计划、水电计划、交换计划、燃料计划等子问题。

电力系统力系统优化调度按其优化方法和发展历程可分为两类：

经典经济调度与最优潮流，按优化时间长短可分为静态经济调度和动态经济调度。

（一般来说，纯火电系统有功经济调度属于静态优化问题；水火电混合电力系统的有功经济调度是一个动态优化问题），电力系统经济调度（EconomicDispatch，简称ED）有两个传统的研究

方向：

一种是经典法，按等耗量徽增率准则或按协调方程分配负荷；另一种是现代数学规划方法，有线性规划模型、非线性规划模型、二次规划模型、动态规划模型和网络规划模型等。

以等微增率为基础的经典经济调度方法由于其算法简单，计算速度快而得到了广泛的应用，本文首先运用此方法来简化处理优化调度问题，分别考虑了火电厂和水火电厂的优化负荷分配，并得到了经济调度计算的验证。

由于非线性规划法可以很方便地考虑各种约束条件，如线路安全约束，可靠性约束，能源约束，环境约束等等，因而能更好地解决实际系统的动态优化调度问题。

本文仅简化约束因素，建立了火电厂的非线性优化算法，并通过了算例的验证。

由于单纯的对各个时段的机组进行负荷分配，并不能实现真正的经济调度，本文最后考虑了负荷变化、机组的启停和爬坡速度等其他因素，并进行了探讨。

2耗量特性综述

电力系统中有功功率符合的合理分配的目标是在满足一定约束条件的前提下，尽可能节约消耗的（一次）能源。

耗量特性是单位时间内消耗的能源和有功功率输出的关系。

下图中，纵坐标为单位时间内消耗的燃料（燃料费用）F或水量W，横坐标为有功功率P，单位为kW或MW。

耗量特性曲线上某一点切线的斜率称耗量微增率λ，表示单位时间内输入能量微增量与功率微增量的比值，即λ=ΔF/ΔP=dF/dP或λ=ΔW/ΔP=dW/dP。

耗量特性曲线上某一点纵坐标和横坐标的比值，即单位时间内输入能量与输出功率之比称比耗量μ。

比耗量实际是原点和耗量特性曲线上某一点连线的斜率，μ=F/P或μ=W/P。

而当耗量特性纵横坐标单位相同时，它的倒数就是发电设备的效率η。

比耗量和耗量微增率通常都有相同的单位，如T/MW·h（吨/兆瓦·小时）或Y/MW·h（元/兆瓦·小时），但它们是不同的两个概念，数值一般也不相同。

只有从原点作直线与耗量特性曲线相切，切点的比耗量和耗量微增率才相同。

该点比耗量的数值最小，称该点的比耗量为最小比耗量min，发电设备的额定运行

点一般均设计在该点。

发电机组的合理组合就是按照最小比耗量由小到大的顺

序，随负荷的由小到大增加，逐套投入发电设备；或负荷的由大到小减少，逐套退出发电设备。

F,W

P

图1耗量特性曲线

特别地，对于火力发电机组，其单元机组大多数由锅炉、汽轮机和同步发电机组成，发电机组的燃料耗量特性即为稳定运行时燃料耗量F和输出功率P的关

系特性。

可用一个二次曲线近似表示，F（P）c bP aP2（当然也可用更高次

曲线来近似，但实践表明次数增高并不能显著提高表达式的准确程度，而只会使问题的解析处理复杂化）。

3数学模型概述

电力系统经济调度的目的是在供应同样大小负荷有功功率的前提下，单位时间的能源消耗最少，目标函数应该是总耗量。

一般模型如下：

目标函数：

MinF



F1（PG1）



F2（PG2）K



Fn（PGn）



n

Fi（PGi）（3-1）

i1

式中：

Fi（PGi）表示某发电设备发出有功功率PGi时单位时间内所需消耗的能源。

等式约束：

n

PGi

i1

n



n

PLi

i1

P 0 （3-2）

n

式中：

i1

PGi

为各个节点的发电机组总有功功率；

i1

PLi为各个节点总的有

功负荷；P为网络总损耗，不计网络总损耗时，上式改写为

n

PGi

i1

n

PLi

i1



0（3-3）

不等式约束：

PGi，min≤PGi≤PGi，max

QGi，min≤QGi≤QGi，max（3-4）Ui，min≤Ui≤Ui，max

式中：

i=1，2，„n

PGi，max、PGi，min—机组发电功率上、下限，MW

QGi，max、QGi，min

—机组无功出力上、下限，Mvar

U 、U —各节点发电设备电压上、下限，V

i，max i，min

当系统中发电设备消耗的能源受到限制时，水电厂的耗水量受约束于水库调度。

此时，目标函数就不应是单位时间内消耗的能源，而应是一定时间内消耗的

能源，即应为：

im

F

i10

Fi（PGi）dt（3-5）

增加等式约束：

0

Wj（PGj）dt K

定值 （3-6）

式中：

Fi—单位时间内火力发电设备的燃料消耗；i=1，2，„，m

W—单位时间内水力发电设备的水耗量；j=m+1，m+2，„，n

j

4基于等耗量微增率的经济调度

等耗量微增率准则是指电力系统中的各发电机组按相等的耗量微增率运行，从而使得总的能源损耗最小，运行最经济。

4.1能源消耗不受限制时的负荷优化分配