一种基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调规划方法技术

本发明专利技术涉及一种基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调规划方法，包括以下步骤：1)根据二层规划理论和厂网规划约束条件，建立基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调二层规划模型，包括上层规划模型和下层规划模型；2)根据规划方案的可靠性要求，对所生成的方案进行可靠性验证，以确保求得的最优方案不存在孤岛网架；3)根据模型特点采用改进遗传算法和原始‑对偶内点法的混合算法求解模型得到最优规划方案，4)对于不考虑能效电厂和厂网协调规划和考虑能效电厂和厂网协调规划两种情况，并将每种情况的规划周期分为三个阶段，分别获取并对比各阶段下的多项指标，并绘制各方案的规划结果图。与现有技术相比，本发明专利技术具有消除孤岛、求解准确、逻辑结构清晰、实用合理等优点。

Cost based optimal allocation of energy efficiency power plants and coordination planning method of plant and network

The invention relates to a power plant energy efficiency optimization and plant network coordination planning method based on cost, which comprises the following steps: 1) according to the two layer planning theory and factory network planning constraints, the establishment of energy efficiency power plant optimization and configuration of plant network coordination two layer planning model based on the cost, including the upper model and the lower planning planning model; 2) according to the requirements of reliability planning, to verify the reliability of the generated program, to ensure that the optimal solution obtained there is no island grid; 3) according to the characteristics of the model using the hybrid algorithm to solve the model of improved genetic algorithm and the original dual interior point method to obtain the optimal planning scheme, 4) for consideration of energy efficiency power plant and plant coordinated planning and consideration of energy efficiency power plant and plant network coordination in two cases, and the planning cycle for each case is divided into three stages, respectively, and compared the acquisition order A series of indexes are drawn, and the results of each plan are drawn. Compared with the prior art, the invention has the advantages of eliminating isolated islands, accurate solving, clear logic structure, practicality and rationality, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调规划方法
本专利技术涉及输电网规划
，尤其是涉及一种基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调规划方法。
技术介绍
传统电网规划的主要任务是配合电源规划，在研究规划期间负荷增长情况及电源规划方案的基础上，为满足全社会电力需求、发展，而确定最佳的电网规划方案，使整个电力系统的建设和运行费用最小。而电力体制改革后“厂网分开”，电网规划由电网公司独立进行，尽管社会效益最优仍然是电网规划所要考虑的最终目标，但是电网投资者的直接目的将从原来的发、输、配电总体利益最大化转变成电网运行和建设的利益最大化，这种变化是电力体制改革的必然结果。随着我国电力体制改革的逐步深入，电厂与电网已彻底分离，成立了发电公司和电网公司。在日后条件成熟时，将继续剥离电网公司的输、供电资产，最终形成发、输、供电领域，并引入自由竞争机制，而输电领域则仍保持国家的自然垄断性质。对发电公司而言，在新的形势下要以最低的电厂投资和年运行费用获取最大的发电经济利益为首选；对电网公司来说，在电力体制改革前，一体化电力企业通常是电网和电厂的唯一投资者。电力体制改革后，电网公司主要负责电网的投资和建设以及关系到宏观发展的电源建设。随着能效电厂的规模化建设，电网作为发电侧和用户侧的桥梁，还需考虑与能效电厂建设的协调发展。因此对于电源和电网的规划部门来说，如何定义其各自的规划目标、建立新的规划原则、实现资源的优化配置和可持续发展以及协调相互之间的利益关系成为主要的任务。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种消除孤岛、求解准确、逻辑结构清晰、实用合理的基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调规划方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调规划方法，包括以下步骤：1)根据二层规划理论和厂网规划约束条件，建立基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调二层规划模型，包括上层规划模型和下层规划模型；2)根据规划方案的可靠性要求，对所生成的方案进行可靠性验证，以确保求得的最优方案不存在孤岛网架；3)根据模型特点采用改进遗传算法和原始-对偶内点法的混合算法求解模型得到最优规划方案。所述的步骤1)中，上层规划模型以总投资成本最小为目标函数，其表达式为：F＝min{F1,F2,F3,...,Fh,...,FH}其中，Fh为第h种情形的上层目标值，H为基于下层电源规划结果的H种新增电源节点配置情形，T为规划周期包含的阶段数，r为贴现率，1/(1+r)(t-1)Y为资金的折算系数，Y为第t阶段包含的年数，Ω为节点的集合，为第t阶段节点i到j的输电线路单位投资费用，Lij为节点i到j之间输电线路的长度，为第h种情形下第t阶段节点i到j之间新建输电线路回数，Gt为电厂投资成本，为输电线路投资成本，为第h种情形下第t阶段N、N-1网络安全下的切负荷惩罚费用之和，为第t阶段新建常规电厂投资成本，为第t阶段新建能效电厂投资成本，为第t阶段常规电厂的运行维修费用，I为节点数，S为线路回路数，为第h种情形下第t阶段正常运行状态下节点i的切负荷量，为第h种情形下第t阶段第s条线路断开的N-1运行状态下节点i的切负荷量，a、b分别为正常状态下的切负荷惩罚系数和N-1状态下的切负荷惩罚系数。所述的步骤1)中，上层规划模型的约束条件包括：N条件下的安全约束：其中，为第t阶段第h种情形下系统节点导纳矩阵，为第t阶段第h种情形下节点相角列向量，为第t阶段第h种情形下常规电厂节点出力列向量，为第t阶段第h种情形下节点负荷列向量，为第t阶段第h种情形下能效电厂节点出力列向量，为的列向量，为第t阶段节第h种情形下点i到节点j之间输电线路上的总潮流，为第t阶段第h种情形下节点i到节点j之间原有的线路回路数，为第t阶段第i节点第h种情形下节点相角列向量，为第t阶段第j节点第h种情形下节点相角列向量，xij为节点i到j之间单条输电线路的电抗，为第t阶段节点i到节点j之间单条回路容量上限，分别为第t阶段常规电厂节点出力最小值和最大值的列向量；N-1条件下的安全约束：其中，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后系统节点导纳矩阵，为第t阶段第h节点第s条线路断开后节点相角列向量，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后常规电厂节点出力列向量，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后能效电厂节点出力列向量，为的列向量，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后节点i到节点j之间输电线路上的总潮流，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后节点i到节点j之间原有的线路回路数，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后节点i到节点j之间的线路回路数，为第t阶段第i节点第h种情形下第s条线路断开后节点相角列向量，为第t阶段第j节点第h种情形下第s条线路断开后节点相角列向量，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后节点i到节点j之间输电线路上的总潮流，为第h种情形下第t阶段第s条线路断开后节点i到节点j之间原有的线路回路数，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后节点i到节点j之间输电线路上的总潮流，分别为第t阶段常规电厂节点出力最小值和最大值的列向量。所述的步骤1)中，下层规划模型以电厂的投资成本最小为目标函数，其表达式为：其中，Gt为电厂投资成本，为第t阶段新建常规电厂投资成本，为第t阶段新建能效电厂投资成本，为第t阶段常规电厂的运行维修费用，M为常规电厂机组类型数，CG,m为新建常规发电机组类型为m的单位容量投资成本，PG,m为m型常规机组的容量，为第t阶段新建m型常规机组的台数，K为能效电厂机组类型数，CE,k为新建能效电厂类型为k的单位容量投资成本，PE,k为k型能效电厂的容量，为第t阶段新建k型能效电厂的台数，Y为第t阶段包含的年数，N为第t阶段包含所选择的待建常规电厂的常规机组数目，L为第t阶段包含所选择的待建能效电厂的能效电厂数目，为第t阶段第n个常规电厂机组的容量，IOM&E,n为第n个常规电厂机组的单位运行维修费用，为第t阶段第n个常规电厂机组第y年的运行小时数，为第t阶段第l个能效电厂机组的容量，IOM,l为第l个能效电厂的单位运行费用，为第t阶段第l个能效电厂机组第y年的运行小时数。所述的步骤1)中，下层规划模型的约束条件为：其中，R为机组的备用容量系数，为第t阶段的最大负荷，为第t阶段第y年的负荷，Th为年最大运行小时数，α为能效电厂与负荷的最小比值，β为能效电厂与负荷的最大比值，为第t阶段的最大负荷，为第t阶段新建m型常规机组数，为第t阶段新建m型常规机组的最大台数，为第t阶段新建k型能效电厂数，为第t阶段新建k型能效电厂的最大台数。所述的步骤2)具体包括以下步骤：21)根据可靠性要求对所生成的方案进行连通性校验；22)对存在孤岛的网架，通过随机选择孤岛与网架中节点的待架线路来消除孤岛，实现网架连通；23)对存在独立小网的不连通的网架，通过随机选择独立小网中节点与网架节点间的待架线路来消除独立小网，实现网架连通，最终保证了最优规划方案的网架连通性要求。所述的步骤3)具体包括以下步骤：采用改进遗传算法和原始-对偶内点法的混合算法求解得到最优规划方案，其中，上层采用自适应遗传算法进行全局寻优，生成优化网架，得到线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调规划方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据二层规划理论和厂网规划约束条件，建立基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调二层规划模型，包括上层规划模型和下层规划模型；2)根据规划方案的可靠性要求，对所生成的方案进行可靠性验证，以确保求得的最优方案不存在孤岛网架；3)根据模型特点采用改进遗传算法和原始‑对偶内点法的混合算法求解模型得到最优规划方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调规划方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据二层规划理论和厂网规划约束条件，建立基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调二层规划模型，包括上层规划模型和下层规划模型；2)根据规划方案的可靠性要求，对所生成的方案进行可靠性验证，以确保求得的最优方案不存在孤岛网架；3)根据模型特点采用改进遗传算法和原始-对偶内点法的混合算法求解模型得到最优规划方案。2.根据权利要求1所述的一种基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调规划方法，其特征在于，所述的步骤1)中，上层规划模型以总投资成本最小为目标函数，其表达式为：F＝min{F1,F2,F3,...,Fh,...,FH}其中，Fh为第h种情形的上层目标值，H为基于下层电源规划结果的H种新增电源节点配置情形，T为规划周期包含的阶段数，r为贴现率，1/(1+r)(t-1)Y为资金的折算系数，Y为第t阶段包含的年数，Ω为节点的集合，为第t阶段节点i到j的输电线路单位投资费用，Lij为节点i到j之间输电线路的长度，为第h种情形下第t阶段节点i到j之间新建输电线路回数，Gt为电厂投资成本，为输电线路投资成本，为第h种情形下第t阶段N、N-1网络安全下的切负荷惩罚费用之和，为第t阶段新建常规电厂投资成本，为第t阶段新建能效电厂投资成本，为第t阶段常规电厂的运行维修费用，I为节点数，S为线路回路数，为第h种情形下第t阶段正常运行状态下节点i的切负荷量，为第h种情形下第t阶段第s条线路断开的N-1运行状态下节点i的切负荷量，a、b分别为正常状态下的切负荷惩罚系数和N-1状态下的切负荷惩罚系数。3.根据权利要求2所述的一种基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调规划方法，其特征在于，所述的步骤1)中，上层规划模型的约束条件包括：N条件下的安全约束：其中，为第t阶段第h种情形下系统节点导纳矩阵，为第t阶段第h种情形下节点相角列向量，为第t阶段第h种情形下常规电厂节点出力列向量，为第t阶段第h种情形下节点负荷列向量，为第t阶段第h种情形下能效电厂节点出力列向量，为的列向量，为第t阶段节第h种情形下点i到节点j之间输电线路上的总潮流，为第t阶段第h种情形下节点i到节点j之间原有的线路回路数，为第t阶段第i节点第h种情形下节点相角列向量，为第t阶段第j节点第h种情形下节点相角列向量，xij为节点i到j之间单条输电线路的电抗，为第t阶段节点i到节点j之间单条回路容量上限，分别为第t阶段常规电厂节点出力最小值和最大值的列向量；N-1条件下的安全约束：其中，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后系统节点导纳矩阵，为第t阶段第h节点第s条线路断开后节点相角列向量，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后常规电厂节点出力列向量，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后能效电厂节点出力列向量，为的列向量，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后节点i到节点j之间输电线路上的总潮流，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后节点i到节点j之间原有的线路回路数，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后节点i到节点j之间的线路回路数，为第t阶段第i节点第h种情形下第s条线路断开后节点相角列向量，为第t阶段第j节点第h种情形下第s条线路断开后节点相角列向量，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后节点i到节点j之间输电线路上的总潮流，为第h种情形下第t阶段第s条线路断开后节点i到节点j之间原有的线路回路数，为第t阶段第h种情形下第s条线路断开后节点i到节点j之间输电线路上的总潮流，分别为第t阶段常规电厂节点出力最小值和最大值的列向量。4.根据权利要求1所述的一种基于成本的能效电厂优化配置与厂网协调规划方法，其特征在于，所述的步骤1)中，下层规划模型以电厂的投资成本最小为目标函数，其表达式为：其中，Gt为电厂投资成本，为第t阶段新建常规电厂投资成本，为第t阶段新建能效电厂投资成本，为第t阶段常规电厂的运行维修费用，M为常规电厂机组类型数，CG,m为新建常规发电机组类型为m的单位容量投资成本，PG,m为m型常...

【专利技术属性】
技术研发人员：范宏，左路浩，马莲，朱佩琳，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31