一种发电机组经济负荷分配优化方法技术

本发明专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种发电机组经济负荷分配优化方法，在发电机组经济负荷分配问题中约束条件包括：功率平衡约束、发电机组输出功率约束、斜坡率约束、禁止操作区域约束等，这些约束共同作用使发电机组经济负荷分配优化问题变成复杂的多约束问题，增加了机组经济负荷分配的难度；本发明专利技术中应用改进型蝠鲼觅食算法解决复杂高维的发电机组经济负荷分配问题，不受目标函数维度限制，能够解决非线性、非凸、不连续、不可微的优化问题；在经典蝠鲼觅食算法中引入惯性权重w，正弦、余弦自适应，差分变异策略进行改进，与其他优化方法相比改进型蝠鲼觅食算法寻优能力、收敛速度和最优解的质量得到提高，最小化发电成本、提高资源利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种发电机组经济负荷分配优化方法
本专利技术的技术方案属于电力系统
，具体地说是一种发电机组经济负荷分配优化方法。
技术介绍
经济负荷分配优化方法是指在满足各种约束条件的前提下，将发电任务分配给每个发电机，从而使发电成本最小的分配优化方法。随着世界经济快速增长，各行各业对于电能的需求与日俱增，电力系统发电机组装机容量在不断增加，电力系统经济负荷的合理分配对提高资源利用率、降低电力系统运行成本、保护环境具有重要意义。电力系统中合理分配负荷、安排机组发电任务不但可以降低经济成本，还可以提高生产效率，而且系统规模越大，改善程度越明显。早期的经济负荷分配是由省级调度机构根据发电厂可用容量、发电机组的维护情况、煤炭等发电原料准备情况和发电机组经济性等实际情况向发电机组传送发电要求。而在电力生产市场化后，负荷分配方式变得更灵活，同时负荷分配涉及到的阀点效应、斜坡率约束、禁止操作区域约束等问题使负荷合理分配的难度增加。为此可以把经济负荷分配看作是一个多约束优化问题，它的优化目标是使电能生产单位的总发电成本最小化。经济负荷分配问题是一种复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发电机组经济负荷分配优化方法，其特征在于基于改进型蝠鲼觅食算法的发电机组经济负荷分配优化方法，其步骤如下：/n步骤一，根据电力系统运行要求建立发电机组正常运行约束条件/n(1.1)建立发电机组正常运行的等式约束/n

【技术特征摘要】
1.一种发电机组经济负荷分配优化方法，其特征在于基于改进型蝠鲼觅食算法的发电机组经济负荷分配优化方法，其步骤如下：
步骤一，根据电力系统运行要求建立发电机组正常运行约束条件
(1.1)建立发电机组正常运行的等式约束



式中，d为发电机组中的发电机数量，Pi为第i台发电机的输出功率，其量纲为MW；Pj为第j台发电机的输出功率，其量纲为MW；PD为电力系统总负荷需求，其量纲为MW；PL为电力系统的线路损耗，其量纲为MW，PL主要由发电机组输出功率和输电网拓扑结构决定；Bij、B0i、B00为系统功率传输损失系数；
这里，发电机组的总输出功率应与分配范围内电力系统总负荷PD以及线路损耗PL相匹配，故式(1)所示的功率的平衡方程属于等式约束；
(1.2)建立发电机组关于输出功率及其斜坡率、禁止操作区域的三个不等式约束
建立发电机组输出功率的不等式约束，方法为：



式中，为第i台发电机的最小输出功率，Pi为第i台发电机的输出功率，为第i台发电机的最大输出功率；
式(2)所示的发电机组输出功率约束属于不等式约束，因为每个发电机在正常运行时的输出功率必须在其最大值与最小值之间，输出功率超过最大值将会加速发电机老化，缩减发电机寿命；输出功率过小发电机没有得到充分利用，造成资源浪费；
建立发电机组输出功率的斜坡率约束，方法为：



式中，Pi为第i台发电机在当前时刻的输出功率，为第i台发电机在上一时刻的输出功率，d为发电机组中的发电机数量，URi为第i台发电机在单位时间内的发电功率增加量上限，DRi为第i台发电机在单位时间内的发电功率减小量上限；
建立发电机组输出功率的禁止操作区域约束，方法为：



式中，NPZi为发电机组中第i台发电机禁止操作区域的数量，d为发电机组中的发电机数量，为发电机组中第i台发电机第j个禁止操作区域的下界，为发电机组中第i台发电机第j个禁止操作区域的上界；
式(4)所示发电机组中各台发电机的输出功率禁止操作区域约束属于不等式约束，因为禁止操作区域是为保护发电机轴承或相关辅助设备等而设定的，为了延长发电机的使用寿命应避免发电机在禁止操作区域中运行；
步骤二，建立电力系统发电机组经济负荷分配模型
选取电力系统发电成本为目标函数，考虑发电机进气阀突然开启时引起的阀点效应，发电机输出非线性情况下发电成本如式(5)：



式中，Ft表示发电机组的发电成本函数，Pi表示第i台发电机的输出功率，表示第i台发电机的最小输出功率，ai、bi、ci、ei和fi表示第i台发电机的燃料成本系数，其中前三个系数构成一个光滑的一元二次函数，后两个系数构成一个与正弦相关的不可微、非凸函数；表示fi与的乘法运算；
步骤三，对经典蝠鲼觅食算法进行改进
经典蝠鲼觅食算法中包含连锁觅食、旋风觅食和翻筋斗觅食三种觅食操作，改进经典蝠鲼觅食算法，在经典算法的基础上引入非线性惯性权重w、自适应变化和差分变异策略，改进方法如下：
(3.1)在连锁觅食操作中，当前的蝠鲼个体位置由上一代个体和当前最优个体的位置共同决定，其表达式为：



式中，和分别为第t代和t+1代的蝠鲼个体xi在d维上的位置参数，每个蝠鲼个体的位置由d个参数共同决定；在发电机组经济负荷分配问题中每个蝠鲼个体的位置参数表示该问题的一个备选解，每个备选解的维数为d，而和表示当该问题采用改进型蝠鲼觅食算法时关于发电机组中d台发电机在t次和t+1次迭代计算中的输出功率；为改进型蝠鲼觅食算法在第t代最优蝠鲼个体的位置参数，即发电机组经济负荷分配问题的第t次迭代计算中的最优解；r为实数区间[0，1]上的随机数；N为改进型蝠鲼觅食算法的种群规模，即发电机组经济负荷分配问题的备选解个数；ad为连锁觅食操作中和的连接权重系数，其计算式为
(3.2)旋风觅食操作包含：单纯旋风觅食操作和探索搜索空间操作
单纯旋风觅食操作为当代蝠鲼个体跟随蝠鲼种群中的上一代蝠鲼个体并向当代最优个体运动，其表达式为：



式中，βd为单纯旋风觅食操作中和的连接权重系数，其计算式为：

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【专利技术属性】
技术研发人员：李玲玲，郑胜杰，王汝靖，张淇瑞，郑颖，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12