一种基于电解铝负荷特性的电网降损优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电解铝负荷特性的电网降损优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、对电解铝负荷的物理特性进行分析，并结合历史数据得到电解铝负荷的可调节特性；步骤2、在电解铝负荷可调节特性的基础上，建立电解铝负荷调节特性数学模型；步骤3、建立电网降损优化模型，包括目标函数和约束条件；步骤4、利用粒子群算法对电解铝负荷的功率和常规电源的出力进行优化；步骤5、输出优化结果。解决新能源并网电网损耗增加的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于电解铝负荷特性的电网降损优化方法。
技术介绍
进入21世纪后,全球范围内的能源短缺趋势越专利技术显，以开发新能源和新技术相结合为基础，建立一个新型的清洁、安全、可持续能源系统成为当前能源发展的趋势。然而随着我国新能源产业的快速发展，大规模新能源基地也面临着电网消纳水平有限、外送通道狭窄、外送能力受阻等一系列技术困境。而且大规模的新能源远距离输送增加了网损，降低了地区电网及主网的电压质量，这又进一步增加了网损。此外，由于新能源与常规电源的逆向分布特点，在常规电源调峰时电网损耗巨大，新能源的随机波动导致输电通道电压大幅波动，也会增加输电通道的损耗。现有技术中，第一种是利用数据挖掘技术，根据风光出力特性采用不同场景数据划分方法对风光资源丰富地区的实际风电、光电出力数据进行场景划分，在划分的典型场景数据下对风光出力互补耦合特性进行分析，研究合成出力跟踪系统负荷的机制特性及提高出力预测精度问题，提出耦合度和跟踪负荷度计算方法。但是该方法只考虑了不同类型新能源之间的耦合，无法解决大规模新能源无法消纳的问题。第二种是通过优化常规火电机组出力，实现动态经济调度。该方法在优化模型中引入了正、负旋转备用约束，以应对风电功率预测误差给系统调度带来的影响。主要针对优化模型的不可微和多峰值特性，采用光滑化处理技术，并提出粒子群内点混合优化策略。但是该方法只考虑到火电机组的动态经济调度来减轻风电给系统调度带来的影响，没有考虑风电给电网损耗带来的影响。第三种是基于需求响应消纳风电的积极效用，综合考虑不确定性调度决策的特点，分别建立了基于实时电价的考虑不确定性的风电消纳确定性和随机机组组合模型，并建立了经济调度模型评估2类机组组合决策的效果，但该方法未对需求侧资源进行详细的分析，也未提出针对性的方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种基于电解铝负荷特性的电网降损优化方法，解决新能源并网电网损耗增加的问题。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于电解铝负荷特性的电网降损优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、对电解铝负荷的物理特性进行分析，并结合历史数据得到电解铝负荷的可调节特性；步骤2、在电解铝负荷可调节特性的基础上，建立电解铝负荷调节特性数学模型，如下式所示：P=P0,t≤tonP0+Ru(t-ton),ton<t≤ton+Pt-P0RuPt,ton+Pt-P0Ru<t≤tretpt-Rd(t-tret),tret<t≤tret+Pt-P0RdP0,t>tret+Pt-P0Rd]]>Pmin≤P≤Pmaxci=Σi=1Tpi,tηi]]>cmin≤ci≤cmax式中，P代表负荷功率，P0代表额定负荷或调节前的负荷，t代表时间，ton代表负荷调节的触发时间，Ru代表增负荷爬坡率，Pt代表t时刻的负荷功率，tret代表返回时间或是下一次调节时间，Rd代表减负荷爬坡率，Pmin代表负荷调节范围最小值，Pmax代表负荷调节范围最大值，ci代表负荷产量，T代表时间总长，pi,t代表负荷在t时刻消耗的有功功率，ηi代表单位产品耗电功率，cmin代表负荷产量范围最小值，cmax代表负荷产量范围最大值；步骤3、建立电网降损优化模型，包括目标函数和约束条件，其中：取电网损耗作为目标函数：minfΣt=1T(Σi=1NPi2+Qi2Ui2RLi+Σj=1MPj2+Qj2Uj2RTj)]]>式中，Pi，Qi，Ui分别为支路i首端的有功功率、无功功率及电压，RLi为线路阻抗，Pj，Qj，Uj分别为支路j首端的有功功率、无功无功功率及电压，RTj为变压器阻抗，N为线路总数，M为变压器总数，T为时间总长，f为目标函数；约束条件包括：ΣPG=ΣPL+ΣPLOSSPLmin≤PL≤PLmaxΔPmaxdown≤Padj(w)-Padj(w-1)≤ΔPmaxupPGmin≤PG≤PGmax]]>式中，∑PG、∑PL、∑PLOSS分别为系统的总发电出力、总负荷和总网损，其中总发电出力包括风力发电出力和常规电源出力；PLmin代表总负荷调节范围最小值，PLmax代表总负荷调节范围最大值，PL为总负荷功率；ΔPmaxdown为单次调节最大减负荷量，用负数表示，ΔPmaxup为单次调节最大增负荷量，Padj(w)为w调节时刻的负荷功率，Padj(w-1)为(w-1)调节时刻的负荷功率；PGmin代表常规电源调节范围最小值，PGmax代表常规电源调节范围最大值，PG为发电机出力功率；步骤4、利用粒子群算法对电解铝负荷的功率和常规电源的出力进行优化；步骤5、输出优化结果。优选，步骤4具体包括如下步骤：步骤401、对电解铝负荷的功率和常规电源的出力进行编码，编码的值即为电解铝负荷向电网注入的功率和常规电源发出的有功功率；步骤402、取电解铝负荷和常规电源节点总数α为粒子群维数，对β个粒子进行编码，得α*β的矩阵变量；同时，对每个粒子的速度进行初始化，将个体的历史最优zbest设为当前位置，群体中最优者为当前的gbest；步骤403、由电解铝负荷的功率和常规电源的出力编码组成的种群为自变量、网损值为因变量，并将网损值作为适应度函数，通过潮流计算，得到各个粒子的适应度函数值；步骤404、如果该粒子当前的适应度函数值比历史最优值好，那么历史最优值将被当前位置所替代；如果该粒子的历史最优值比全局最优值好，那么全局最优值将被该粒子的历史最优值所替代；步骤405、对每个粒子按照下列公式对速度和位置进行更新：vi(k+1)＝ψvi(k)+c1r1(pτ-xi(k))+c2r2(pg-xi(k))xi(k+1)＝xi(k)+vi(k+1)式中，pτ表示个体极值，pg表示全体极值，ψ，c1，c2是常数，vi(k)，vi(k+1)分别是第i个粒子第k步、k+1步迭代时当前粒子的速度，xi(k)、xi(k+1)分别是第i个粒子第k步、k+1步迭代时的位置，r1是随机数参数，r2是随机参数；步骤406、迭代次数加1，如果未达到最大迭代次数，则返回至步骤403，否则输出结果并结束。本专利技术的有益效果是：本专利技术在分析了电解铝负荷调节特性的基础上，构建了电解铝负荷调节特性的数学模型，并在电解铝负荷调节特性数学模型的基础上，以电网损耗为优化目标，考虑电解铝负荷调节和常规电源出力的约束，建立了基于电解铝负荷调节特性的电网降损优化模型。通过粒子群算法对本专利技术提出的电网降损优化模型进行优化，得到了优化结果，并实例证明了通过对本专利技术得到的基于电解铝负荷调节特性的电网降损优化模型进行优化，能够很好的降低电网的损耗。附图说明图1是本专利技术典型的电解铝日负荷曲线；图2是本专利技术典型电解铝负荷调节曲线示意图；图3是本专利技术一种基于电解铝负荷特性的电网降损优化方法的流程图；图4是本专利技术实施例中甘肃电网的结构示意图；图5是本专利技术常规电源调节的降损优化结果；图6是本专利技术考虑电解铝负荷调节的降损优化结果。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术技术方案作进一步的详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电解铝负荷特性的电网降损优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、对电解铝负荷的物理特性进行分析，并结合历史数据得到电解铝负荷的可调节特性；步骤2、在电解铝负荷可调节特性的基础上，建立电解铝负荷调节特性数学模型，如下式所示：P=P0,t≤tonP0+Ru(t-ton),ton<t≤ton+Pt-P0RuPt,ton+Pt-P0Ru<t≤tretpt-Rd(t-tret),tret<t≤tret+Pt-P0RdP0,t>tret+Pt-P0Rd]]>Pmin≤P≤Pmaxci=Σi=1Tpi,tηi]]>cmin≤ci≤cmax式中，P代表负荷功率，P0代表额定负荷或调节前的负荷，t代表时间，ton代表负荷调节的触发时间，Ru代表增负荷爬坡率，Pt代表t时刻负荷功率，tret代表返回时间或是下一次调节时间，Rd代表减负荷爬坡率，Pmin代表负荷调节范围最小值，Pmax代表负荷调节范围最大值，ci代表负荷产量，T代表时间总长，pi,t代表负荷在t时刻消耗的有功功率，ηi代表单位产品耗电功率，cmin代表负荷产量范围最小值，cmax代表负荷产量范围最大值；步骤3、建立电网降损优化模型，包括目标函数和约束条件，其中：取电网损耗作为目标函数：minfΣt=1T(Σi=1NPi2+Qi2Ui2RLi+Σj=1MPj2+Qj2Uj2RTj)]]>式中，Pi，Qi，Ui分别为支路i首端的有功功率、无功功率及电压，RLi为线路阻抗，Pj，Qj，Uj分别为支路j首端的有功功率、无功无功功率及电压，RTj为变压器阻抗，N为线路总数，M为变压器总数，T为时间总长，f为目标函数；约束条件包括：ΣPG=ΣPL+ΣPLOSSPLmin≤PL≤PLmaxΔPmaxdown≤Padj(w)-Padj(w-1)≤ΔPmaxupPGmin≤PG≤PGmax]]>式中，ΣPG、ΣPL、ΣPLOSS分别为系统的总发电出力、总负荷和总网损，其中总发电出力包括风力发电出力和常规电源出力；PLmin代表总负荷调节范围最小值，PLmax代表总负荷调节范围最大值，PL为总负荷功率；ΔPmaxdown为单次调节最大减负荷量，用负数表示，ΔPmaxup为单次调节最大增负荷量，Padj(w)为w调节时刻的负荷功率，Padj(w‑1)为(w‑1)调节时刻的负荷功率；PGmin代表常规电源调节范围最小值，PGmax代表常规电源调节范围最大值，PG为发电机出力功率；步骤4、利用粒子群算法对电解铝负荷的功率和常规电源的出力进行优化；步骤5、输出优化结果。...

【技术特征摘要】
1.一种基于电解铝负荷特性的电网降损优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、对电解铝负荷的物理特性进行分析，并结合历史数据得到电解铝负荷的可调节特性；步骤2、在电解铝负荷可调节特性的基础上，建立电解铝负荷调节特性数学模型，如下式所示：P=P0,t≤tonP0+Ru(t-ton),ton<t≤ton+Pt-P0RuPt,ton+Pt-P0Ru<t≤tretpt-Rd(t-tret),tret<t≤tret+Pt-P0RdP0,t>tret+Pt-P0Rd]]>Pmin≤P≤Pmaxci=Σi=1Tpi,tηi]]>cmin≤ci≤cmax式中，P代表负荷功率，P0代表额定负荷或调节前的负荷，t代表时间，ton代表负荷调节的触发时间，Ru代表增负荷爬坡率，Pt代表t时刻负荷功率，tret代表返回时间或是下一次调节时间，Rd代表减负荷爬坡率，Pmin代表负荷调节范围最小值，Pmax代表负荷调节范围最大值，ci代表负荷产量，T代表时间总长，pi,t代表负荷在t时刻消耗的有功功率，ηi代表单位产品耗电功率，cmin代表负荷产量范围最小值，cmax代表负荷产量范围最大值；步骤3、建立电网降损优化模型，包括目标函数和约束条件，其中：取电网损耗作为目标函数：minfΣt=1T(Σi=1NPi2+Qi2Ui2RLi+Σj=1MPj2+Qj2Uj2RTj)]]>式中，Pi，Qi，Ui分别为支路i首端的有功功率、无功功率及电压，RLi为线路阻抗，Pj，Qj，Uj分别为支路j首端的有功功率、无功无功功率及电压，RTj为变压器阻抗，N为线路总数，M为变压器总数，T为时间总长，f为目标函数；约束条件包括：ΣPG=ΣPL+ΣPLOSSPLmin≤PL≤PLmaxΔPmaxdown≤Padj(w)-Padj(w-1)≤ΔPmaxupPGmin≤PG≤PGmax]]>式中，ΣPG、ΣPL、ΣPLOSS分别为系统的总发电出力、总负荷和总网损，其中总发电出力包括风力发电出力和常规电源出力；PLmin...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小鉥，翟长国，王余生，张颖媛，陈琪，王维洲，刘福潮，陈征，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国家电网公司，国网甘肃省电力公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，南京南瑞集团公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32