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基于不同优化算法的厂级负荷分配研究
  • 作者:罗建平 高花妮
  • 点击数:1967     发布时间:2011-01-14 20:45:00
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提高机组的经济性,降低成本,是火电厂实行“竞价上网”所面临的迫切任务,所以在电厂各发电机组间实行机组负荷优化分配,提高运行效率,降低生产成本意义重大。本文根据现场机组煤耗数据采用多项式拟合的方法求取了机组煤耗特性曲线二次关系式,建立了负荷优化分配模型,考虑了机组优化分配问题中的各种约束条件,进而利用MATLAB优化工具箱对算例进行优化运算。最后将基于动态规划法与等微增率法的两种负荷优化分配方案进行了分析比较,指出了两种方案的优缺点与适用条件。
关键词:

    1 引言

    随着电力市场的逐步建立,商业运营已成为我国电力企业改革的主要方向,以“厂网分开,竞价上网”为主要内容,以“打破垄断、引入竞争、提高效率、降低成本、健全电价机制,优化资源配置,促进电力发展,推进全国联网,构建政府监管下的政企分开,公平竞争,开放有序,健康发展的电力市场体系”为重要目标的电力体制市场化改革已经进入实施阶段,并取得了明显效益[1]。在电力市场运行体制下,各发电公司按电价竞争上网,电力市场交易管理系统根据电价高低确定各个电厂的市场份额,各发电公司可以根据自己的发电份额较为自主地安排厂内机组的发电计划[2]。此时,如何根据竞争到的发电指标确定厂内机组组合和负荷分配,使电厂机组实现优化调度基础上的优化运行,以减少总体的能源消耗,对于处于市场化运行的发电厂来说,显得尤为重要[3]

    2 厂级负荷分配的数学模型

    一般负荷分配都以经济性指标的最优化作为目标,即求得最小煤耗量或燃料量,这种分配方式称为经济负荷分配[4]。在确定的机组组合状态下,考虑电网中各个运行机组的煤耗特性,按经济特性合理分配各机组所带负荷,以实现经济负荷分配,经济负荷分配问题可以归结为如何正确地安排系统各机组的发电功率,使得总的燃料消耗量为最少,由于无功功率对燃料消耗量影响很小,因此只考虑有功功率对燃料的影响[5],具体某一时段的经济负荷分配问题的目标函数与约束条件可以表示为:

        

式(1)中F 为系统总煤耗量,单位为kJ/h,也可以用与之相当的标准吨煤数来计算,单位为t/hn 为系统内的机组台数;PGi为第i 台机组发出的有功功率,单位为MWF i(P i) 为第i 台机组的耗量特性;a ibic i 为第i 台机组的煤耗系数。公式(2)为机组发电有功功率约束;公式(3)为单台机组发电有功功率上下限约束。其中,PL 为电网传输损失,PD 为电网需求负荷总量。

    3 不同优化方法在负荷优化分配中的应用

    3.1 动态规划法
    用动态规划法求解负荷最优分配的问题,每分配给一台机组作为一个阶段i =12,…,n,分配给第i台机组的负荷为决策变量ui(即第i 台机组的负荷Pi )。而把向第i台机组分配时,分配者手中掌握的负荷作为状态变量为X1X2XiXn(代表前i台机组的总负荷)。则:

    状态转移方程为: Xi+1=Xi+Pi+1
   
边界条件: X0=0
    最优值函数:前i台机组总负荷为Xi时总的标准煤耗量  

              

   
由于基本方程没有明显的解析式,因此采用离散造表法进行计算,分为两大步:顺序造表,逆序分配。按照i=12,…,n的顺序,根据Xi的大小顺序,求出与之相对应的填入相应的表格,在此基础上是逆序分配,根据给定的xk,由表1按逆序方向求出与之相对应的所有 的值。递推公式计算汇总表如表1所示。

                

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