[發明專利]一種啟發式搜索和NSGA-II相結合的火電機組組合算法

在審

• 申請號: 202010932695.2
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112234602A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 馬瑞;任浩;顏宏文
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38;H02J3/46;G06F30/20;G06F111/04;G06F111/06
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本發明公開了一種啟發式搜索與NSGA?Ⅱ算法相結合的火電機組組合算法，包括以下步驟：啟發式搜索對火電機組排序，確定火電機組調度臺數；建立以火電機組總發電成本最小和能源環境效益最好的目標函數；采用NSGA?Ⅱ算法確定各機組各時段的最佳出力方案。本發明通過啟發式搜索確定參與調度的火電機組臺數，未選中的機組不予考慮，解決了含風光電力系統中系統容量冗余以及風光隨機間歇導致的機組頻繁啟停或低負荷運行的問題，也減少了調度的尋優空間，提高了求解速度。

技術領域

本發明屬于電力系統多目標優化調度領域，具體涉及一種啟發式搜索與 NSGA-Ⅱ算法相結合的火電機組組合算法。

背景技術

近年來，風電、光伏等清潔能源大規模的接入電網。由于風電和光伏具有較大的波動性和不確定性，且風電具有一定的反調峰特性，火電機組承擔的負荷波動也更加劇烈。因此在含風光電力系統中建立機組的多目標優化調度模型至關重要。

NSGA算法是基于非支配排序原理對種群中的個體進行分類，可以得到分布均勻的非劣最優解。但是該算法缺點是計算復雜度偏高、進化過程中非劣解被淘汰和共享參數需要根據經驗設定。Deb提出的NSGA-Ⅱ算法，引入快速非支配排序法和精英策略，定義擁擠度取代適應值共享，降低了算法的計算復雜性，提高了計算效率。

為了解決含風光電力系統中系統容量冗余以及風光隨機間歇導致的機組頻繁啟停或低負荷運行，以及機組數量過多時計算量太大的問題，本專利提出一種啟發式搜索和NSGA-Ⅱ算法相結合的多目標優化調度模型。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種啟發式搜索與NSGA-Ⅱ算法相結合的火電機組組合算法，它解決了含風光電力系統中火電機組多目標優化問題。

本發明分為以下步驟：

步驟一：啟發式搜索對火電機組排序，確定火電機組調度臺數；

步驟二：建立以火電機組總發電成本最小和能源環境效益最好的目標函數；

步驟三：采用NSGA-Ⅱ算法確定各機組各時段的最佳出力方案。

步驟一內容如下：

考慮到隨著風電和光伏發電并網規模的增加會導致火電機組的頻繁啟停，本發明先采用啟發式搜索確定參與調度火電機組，未選中的機組不予考慮。

首先計算各個火電機組的最小比耗量，以最小比耗量由小到大的順序對火電機組進行經濟型排序。最小比耗量μ_min的計算公式如下：

式中：a_i，b_i，c_i為火電機組i的燃煤費用系數，P_0i為：

要求選出的火電機組可以承擔分配的負荷任務并留有一定的裕度，將這部分負荷任務定義為火電預分配負荷P_Gd，本發明中取：P_Gd＝1.1Pr，Pr為實際分配的負荷值。

確定火電機組調度數目的啟發式搜索步驟如下：

1)剔除檢修機組和停機狀態未達到最小停機時間的機組。

2)根據上式求取剩余機組的最小比耗量，按從小到大的順序排序，建立機組的優先順序表。

3)按照機組的優先順序表，依次累加各機組的最大出力，直到滿足下式：

由于每個時段的負荷值不同，在負荷低谷時段可能仍有冗余。所以在每個時段都要根據負荷值確定參與調度的火電機組。經濟型優先的機組優先全額調用，保證機組的運行效率。

步驟二內容如下：