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专利号: 2024100253386
申请人: 南京师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.火电机组多工况深度调峰下非等间隔分段优化调度方法,其特征在于:包括如下步骤:S1:建立火电机组多工况深度调峰模型

设火电机组的功率为Pi,t,其中i为火电机组的编号,t为当前所处时段,根据火电机组所在的功率区间,将功率区间分为三段:第一段:深度投油调峰区间:PDOmin,i≤Pi,t

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Nf,i(Pi,t)=α1Pi,t+α2Pi,t+α3Pi,t+α4    (3)其中α1、α2、α3和α4为转子致裂周次的相关参数;

S2:多工况深度调峰模型的分段函数转化

对公式(1)‑(3)给出火电机组成本的分段函数转化为非分段函数的形式,得到线性化的多工况深度调峰模型,当机组在深度投油调峰工况下运行时,火电机组的功率和单位时间成本需满足的条件转化为:其中PL,i,t为引入的变量,表示深度投油调峰工况下的功率,对应的成本CL,i(PL,i,t)表示为:当机组在深度不投油调峰工况下运行时,火电机组的功率和单位时间成本需满足的条件转化为:其中PM,i,t为引入的变量,表示深度不投油调峰工况下的功率,对应的成本CM,i(PM,i,t)表示为:当机组在常规调峰工况下运行时,火电机组的功率和单位时间成本需满足的条件转化为:其中PR,i,t为引入的变量,表示常规调峰工况下的功率,对应的成本CR,i(PR,i,t)表示为:约束条件公式(4)‑(9)等价于公式(1)‑(3)所给出的分段函数,由此将分段函数转化为非分段函数的形式;

S3:调峰区间的非等间隔分段长度的确定

通过公式(5)、(7)、(9)的非线性特性,确定深度投油调峰区间、深度不投油调峰区间、常规调峰区间的最优分段,具体步骤如下:首先,通过优化确定分段的长度,

设深度投油调峰区间、深度不投油调峰区间、常规调峰区间各分为NL、NM、NR段,每段的功率区间长度分别为ΔPL,k,i、ΔPM,k,i、ΔPR,k,i,其中k表示分段的编号,然后,对功率区间的每段长度进行优化,以得到最优的ΔPL,k,i、ΔPM,k,i、ΔPR,k,i,以ΔPL,k,i为例,优化过程如下:对深度投油调峰区间[PDOmin,i,PDmin,i]的发电机功率均匀采样,假设一共获得NS个采样点,第s个采样点记作PL,i,s,*

根据每段ΔPL,k,i的长度构造分段线性化成本CL,i(PL,i,s),优化过程中的分段线性化成*本CL,i(PL,i,s)表示为:

其中CL,i(PLS,k,i)为公式(5)将变量PL,i,t替换为PLS,k,i的表达式,PLS,k,i为第k段功率区间的最小值,用公式表示为:*

利用CL,i(PL,i,s)建立优化目标,优化目标用公式表示为:其中CL,i(PL,i,s)为公式(5)将变量PL,i,t替换为PL,i,s计算得到的成本,ΔPL,k,i需满足的约束条件为:

采用鲸群算法对(10)‑(13)描述的优化问题进行求解,得到最优功率区间长度ΔPL,k,i,对ΔPM,k,i、ΔPR,k,i采取与ΔPL,k,i相同的优化过程进行优化,经过优化,得到最优功率区间的分段长度ΔPL,k,i、ΔPM,k,i、ΔPR,k,i;

S4:火电机组成本函数的非等间隔分段线性化

在得到最优功率区间的分段长度ΔPL,k,i、ΔPM,k,i、ΔPR,k,i的基础上,对非线性函数(5)、(7)、(9)作非等间隔分段线性化处理,转化为线性化的形式,具体如下:引入实数变量σL,k,i,t、σM,k,i,t、σR,k,i,t分别表示深度投油调峰区间、深度不投油调峰区间、常规调峰区间火电机组第k段的功率;

引入二进制变量zL,k,i,t、zM,k,i,t、zL,k,i,t作为深度投油调峰区间、深度不投油调峰区间、常规调峰区间第k段的辅助变量,设KL,k,i、KM,k,i、KR,k,i为深度投油调峰区间、深度不投油调峰区间、常规调峰区间每个分段的斜率,深度投油调峰工况下火电机组成本函数即公式(5)的非等间隔分段线性化结果表示为:深度不投油调峰工况下火电机组成本函数即公式(7)的非等间隔分段线性化结果表示为:常规调峰工况下火电机组成本函数即公式(9)的非等间隔分段线性化结果表示为:方程组(14)‑(16)与公式(5)、(7)、(9)近似等价,但均为线性化的形式;

S5:建立优化调度模型

在步骤S1‑步骤S3的基础上,考虑发电机运行的目标和相关约束,建立电力系统优化调度模型,优化目标表示为:

其中NG为发电机的个数,Δt为每个时段的长度,约束条件包括:

A、多工况约束,即步骤S2中的(4),(6),(8),B、非等间隔分段线性化的火电机组成本约束,即步骤S4中的(14)‑(16),C、功率平衡约束,用公式表示为:

其中PD,t为t时段负荷的大小;

S6:优化求解

由于优化目标(17)和约束条件(4),(6),(8),(14)‑(16),(18)描述的优化问题是混合整数优化问题,对优化问题采用混合整数线性规划方法进行求解,最终得到发电机功率Pi,t,作为发电机运行的依据。

2.根据权利要求1所述的火电机组多工况深度调峰下非等间隔分段优化调度方法,其特征在于:在步骤S2中,得到线性化的多工况深度调峰模型的具体步骤如下:引入两个二进制变量γ1和γ2表示火电机组的运行工况,当γ1为1、γ2为0时,表示此时火电机组运行于深度投油调峰工况;

当γ1、γ2同时为0时,表示此时火电机组运行于深度不投油调峰工况;

当γ1为0、γ2为1时,表示此时火电机组运行于常规调峰工况;

同时定义一个正数M,利用γ1和γ2和M,将火电机组成本的分段函数,即公式(1)‑(3)转化为方程组的形式。