[發(fā)明專利]一種發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010882769.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN112016207B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玲玲;鄭勝杰;王汝靖;張淇瑞;鄭穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06N3/00;G06Q50/06;G06F111/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配優(yōu)化方法，在發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配問題中約束條件包括：功率平衡約束、發(fā)電機(jī)組輸出功率約束、斜坡率約束、禁止操作區(qū)域約束等，這些約束共同作用使發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配優(yōu)化問題變成復(fù)雜的多約束問題，增加了機(jī)組經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配的難度；本發(fā)明中應(yīng)用改進(jìn)型蝠鲼覓食算法解決復(fù)雜高維的發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配問題，不受目標(biāo)函數(shù)維度限制，能夠解決非線性、非凸、不連續(xù)、不可微的優(yōu)化問題；在經(jīng)典蝠鲼覓食算法中引入慣性權(quán)重w，正弦、余弦自適應(yīng)，差分變異策略進(jìn)行改進(jìn)，與其他優(yōu)化方法相比改進(jìn)型蝠鲼覓食算法尋優(yōu)能力、收斂速度和最優(yōu)解的質(zhì)量得到提高，最小化發(fā)電成本、提高資源利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的技術(shù)方案屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配優(yōu)化方法是指在滿足各種約束條件的前提下，將發(fā)電任務(wù)分配給每個(gè)發(fā)電機(jī)，從而使發(fā)電成本最小的分配優(yōu)化方法。

隨著世界經(jīng)濟(jì)快速增長，各行各業(yè)對(duì)于電能的需求與日俱增，電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量在不斷增加，電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)負(fù)荷的合理分配對(duì)提高資源利用率、降低電力系統(tǒng)運(yùn)行成本、保護(hù)環(huán)境具有重要意義。電力系統(tǒng)中合理分配負(fù)荷、安排機(jī)組發(fā)電任務(wù)不但可以降低經(jīng)濟(jì)成本，還可以提高生產(chǎn)效率，而且系統(tǒng)規(guī)模越大，改善程度越明顯。早期的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配是由省級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)發(fā)電廠可用容量、發(fā)電機(jī)組的維護(hù)情況、煤炭等發(fā)電原料準(zhǔn)備情況和發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性等實(shí)際情況向發(fā)電機(jī)組傳送發(fā)電要求。而在電力生產(chǎn)市場(chǎng)化后，負(fù)荷分配方式變得更靈活，同時(shí)負(fù)荷分配涉及到的閥點(diǎn)效應(yīng)、斜坡率約束、禁止操作區(qū)域約束等問題使負(fù)荷合理分配的難度增加。為此可以把經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配看作是一個(gè)多約束優(yōu)化問題，它的優(yōu)化目標(biāo)是使電能生產(chǎn)單位的總發(fā)電成本最小化。

經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配問題是一種復(fù)雜多維的問題，由于發(fā)電機(jī)組閥點(diǎn)效應(yīng)、斜坡率限制、禁止操作區(qū)域等條件的共同作用，使得經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)多維、非凸、不連續(xù)、不可微的多約束問題，增加了經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配的解決難度。當(dāng)前解決經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配的方式主要有兩種，一種是傳統(tǒng)優(yōu)化方法，通過簡化經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配目標(biāo)函數(shù)以及約束條件，利用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)優(yōu)化方法求解，另一種使用元啟發(fā)式算法解決復(fù)雜多維的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配問題。傳統(tǒng)優(yōu)化方法是將經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配的成本函數(shù)簡化為一個(gè)二次函數(shù)，同時(shí)忽略成本函數(shù)中的正弦分量，這樣復(fù)雜、非凸、不連續(xù)的成本函數(shù)轉(zhuǎn)化為一個(gè)光滑的成本函數(shù)，使用迭代法、梯度法、二次規(guī)劃法等數(shù)學(xué)方法即可求解，但是數(shù)學(xué)方法收斂性差，容易獲得局部最優(yōu)解，并且隨著經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配問題維度增加、計(jì)算量增大，同時(shí)傳統(tǒng)優(yōu)化方法采用的近似優(yōu)化模型雖解決目標(biāo)函數(shù)不可微的問題，但這將導(dǎo)致計(jì)算精度變低，因此傳統(tǒng)優(yōu)化方法不適合求解大規(guī)模電力系統(tǒng)的負(fù)荷分配問題。元啟發(fā)式算法擁有出色的尋優(yōu)能力而且不受目標(biāo)函數(shù)的維數(shù)限制，能夠解決非線性、非凸、不可微的優(yōu)化問題。元啟發(fā)式算法的這些優(yōu)點(diǎn)能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)優(yōu)化方法的缺點(diǎn)，因此遺傳算法(GA)、粒子群優(yōu)化算法(PSO)、蟻群優(yōu)化算法(ACO)等元啟發(fā)式算法逐漸應(yīng)用到經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配的問題中。然而由于元啟發(fā)式算法在解決不同約束的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配問題時(shí)尋優(yōu)結(jié)果有好有壞，因此需要對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)，使得算法能夠適用于多種約束條件下的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配問題。

綜上所述，針對(duì)不同類型的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配問題，無論是傳統(tǒng)優(yōu)化算法還是元啟發(fā)式算法其優(yōu)化能力都是有好有壞，這將對(duì)于保護(hù)環(huán)境，提高資源利用率，降低電力系統(tǒng)運(yùn)行成本十分不利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配優(yōu)化方法，在發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配問題中約束條件包括：功率平衡約束、發(fā)電機(jī)組輸出功率約束、斜坡率約束、禁止操作區(qū)域約束等，這些約束共同作用使經(jīng)濟(jì)負(fù)荷優(yōu)化問題變成復(fù)雜的多約束問題，增加了經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配的難度；本發(fā)明中應(yīng)用改進(jìn)型蝠鲼覓食算法解決復(fù)雜高維的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配問題，不受目標(biāo)函數(shù)維度限制，能夠解決非線性、非凸、不連續(xù)、不可微的優(yōu)化問題；在經(jīng)典蝠鲼覓食算法中引入慣性權(quán)重w，正弦、余弦自適應(yīng)因子，差分變異策略進(jìn)行改進(jìn)，與其他優(yōu)化方法相比改進(jìn)型蝠鲼覓食算法的尋優(yōu)能力、收斂速度和最優(yōu)解的質(zhì)量得到提高，最小化發(fā)電成本、提高資源利用率。