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一种考虑网络损耗及线路过负荷的火力发电机起停计划方法

时间:2015-9-25 14:45:00   来源:中国发电机网   添加人:admin

  问题是电力系统经济运行中最重要的问题之一,它被定义为在一个考察期间日、锾月等)内满足各种约束条件下运行费(燃料费+起动费)为最小的火电机群运行计划显然,UC本质上是一个优化组合问题,从理论上讲只要把所考察的火电机群的所有可能组合进行比较就能得到最佳的组合方式但是,这种所有可能的组合在实际问题中乃是一个天文数字,以一个10机系统的日UC为例,其发电机的所有可能组合即达1.73<1072,要全部调查它们几乎是不可能的。

  另外,由于各种约束条件的存在,使得UC成为一个极其复杂的工程问题,求取其最佳解是十分困难的,在实用中一般是采取快速而有效地求取准最佳解的方法迄今为止,许多行之有效的解决优化问题的方当发电机具有可从下面的潮流方程式求取矩阵,各元素为:功率的始节点处取+ 1,末节点处取-1,其它取0;而F为线路电纳矩阵,是一个/K/的对角矩阵;/为系统的总线路数。

  2.3提案解法1节所述,在求UC解时没有考虑网络因素的影响,如将其解应用到实际的系统中,则由于网损的存在,在某些时间带上可能引起SR不足,另外还有发生线路过负荷的可能,这点己在报告及中进行了具体的考察为了进一步提高这种UC解法的实用性,本文在其反复求取准最佳解的过程中引入OPF,以便在求解UC时能够把网各发电机的起动优先顺序。

  Step3SR约束的处理先对初始UC解施以OPF算出网损,并检出包括网损在内时SR不满足规定的时间带,然后按起动优先顺序并入在该时间带处于停运状态的发电机来满足SR,并在不违反SR的前提下将冗余发电机解除。

  生过负荷的时间带及过负荷线路,并通过调节并列发电机的出力或者改变UC中并列发电机的构成来消除过负荷,并在保证满足SR及不发生过负荷的前提下将冗余发电机解除。

  计划运行时间远比其MUT短的发电机解除、或用别的发电机替代之电机的停运时间,如不满足相应的MDTMUT,则修正UC解使其得到满足,然后检查并解除冗余发电机Step7线路过负荷的再检查再一次检查是否有线路过负荷发生,如有将其消除的停运时间,如果需要再一次修正UC解Step9收敛判断计算包括起动费在内的机群运行费,如其得到进一步改善则进入Step10,否则计算结束Step10更新优先顺序用满足所有约束条件并考虑了网损和线路过负荷的UC解来重新计算各台发电机的利用率,并按此新的利用率对其起动优先顺序进行更新,然后返回Step3对各环节的说明如下:络因麟虑进去并提种调节机出力和改他!始解中中如有八2台以上发电机同时在整个计划期丨、曰间处bookmark3形成一个初始UC解,并根据此解确定各台发电机的起动优先顺序。但是在这里需要补充一点,即在初于停运状态,那么用利用率无法确定它们的优先顺序。在这种情况下,本文使用的“发电单价”(即单位发电成本)法来确定这些发电机的优先顺序Step3考虑网损时的约束SR条件可用,但是如果这样的发电机效率很差且起动优先顺序非常低,那么并入它(们)虽然可以达到消除过负荷的目的,但也有可能造成较大的经济损失;另一方面,从经济性的角度考虑,如果按起动优先顺序并入发电机,则它(们)又有可能对消除过负荷不起作用或作用较小。

  基于以上考虑,本文提出下面的消除过负荷算法生,进入(2),否则转到(6)(5),直至处理完所有的时间带。

  按以上解法,当调节发电机出力不足以解消线路过负荷而须改变既存UC解时,可以使被并入的发电机既对消除过负荷比较有效又具有较高的起动优先顺序,从而可以使为消除过负荷而付出的经济代价较小。

  Step5从经济性考虑,当某台发电机的计划运行时间远比其MUT小(称其为短时运行)时,将其解除或用其它发电机代替是比较妥当的。为此,本文提出下面的处理方法:沿反向优先顺序检出短时运行发电机,如将其去掉并不违反SR约束则将之解除,否则按起动优先顺序寻找在此时段上未并列且并列后不形成短时运行的发电机来代替之;当没有可以代替运行的发电机时,则维持原来的UC解,而当可以代替运行时,则进一步沿反向优先顺序检查是否因此而出现了冗余发电机,如有则将其逐个解除Step6先按起动优先顺序核对各发电机的停运时间,在不满足其MDT约束时使之满足,并且在不违反SR约束的前提下解除优先顺序低的冗余发电机然后,核对各发电机的运行时间并使之满足MUT约束Step7在Step5和Step6中,为了追求经济性,在不违反SR约束的前提下进行了短时运行发电机的解除或代替运行以及冗余发电机的解除,为此可嬉新产生线路过负荷,所以须再一次抛亍Step4滓-用姓求出线路潮流々果有过负负荷发昭环,此次在处理约束时不雕/行冗余发电几bookmark4 8经过Step7,有可能使某些发电机的MDT.MUT约束重新得不到满足,为此须再一次对它们进行核对。但为了避免求解过程形成无限循的解除。

  Step9在Step7里,已经对所有时间带进行了详细的OPF,所以在此只需对经过Step 8之后UC解发生变化的时间带重新计算即可。

  以下,通过具体算例来对本提案方法进行检验3算例3.1测试系统本文使用一个8机44节点系统(实为日本北海道电力系统的简化模型,下面出示的系统数据由北海道电力公司提供)来对提案方法进行试算,计划时间取1天(即日UC)并分成24个时间带为系统结线图,表1为发电机的耗量特性(燃料费特性)常数及出力上下限,表2为24个时间带的系统负荷,表3为24个时间带的系统负荷,表4为为各负荷节点所占的负荷比例(为简单起见,假设其不随时间带而变化),线路参数示于表4表1发电机特性常数发电机(节点)No.发电机燃料费(起动费)特性常数发电机出力/MW/注:二次近似,表中的()内为起动费特性常数表2各时间带(t)的系统负荷表3各负荷节点所占的负荷比例节点比例%节点比例%节点比例%节点比例%注:未示出的节点为无负荷节点。

  表4线路参数(标幺值)注:i为线路始节点;j为线路末节点u关于各约束条件,在此假设所有发电机的MUT= 4h;SR占系统负荷(包括网损)关于线路潮流约束,在这里为简单起见只考虑位于系统中间的重负荷线路15~26,并设其最大容量为100MW3.2试算结果为了考察网损及线路过负荷对UC产生的影响,将提案方法应用于上节所示的测试系统,进行如下4种条件(情况)的试算:不考虑网损及线路过负荷;考虑网损及线路过负荷根据试算得到的各种条件下的日UC解示于图(d),日运行费及计算时间(使用相当于卩他- 1111,700皿出的,示于表5计算条件运行费万日元(起动费)计算时间/s首先比较的(a)和(b),可见条件(1)和条件(2)UC解的不同在于7号机和8号机的起停计划,后者比前者运行时间长这是因为在条件(1)下的UC解中,时间带1 2021的SR较少(刚好满足或只是比肖大),在条件(2)下如果用(1)的解,则在以上各时间带上由于网损将使SR得不到满足(即SR  另外,从计算时间方面看,因为考虑网损与否OPF的计算量相差非常大,所以考虑网损的(2)和(4)的计算时间比不考虑网损的(1)和(3)加很多倍。

  4结论以的启发式发电机起停计划法为基础,在其逐个满足约束条件反复求取准最佳解的过程中引入最优潮流计算,使之求解包括网络因素影响在内的发电机起停计划成为可能,并提出一种调节发电机出力和改变发电机起停计划相结合的消除线路过负荷的方法,从而使这种面向实际应用的发电机起停计划方法的实用性得到进一步提高以一个8机44节点系统为测试系统,对提案方法进行了各种条件下的仿真计算从仿真结果看,提案方法可以具体地把握网损和线路过负荷对发电机起停计划的影响在发电机起停计划问题的研究中,网损一般被认为影响不大或者是因为考虑它会使问题变得极其复杂而将其忽略不计,但本文的试算结果表明网损不仅影响发电机出力,而且在某些时段上有时也会影响发电机起停计划,从而使得运行费的加率往往大于网损率因此,在考虑网络因素对发电机起停计划的影响时,不光线路过负荷约束,考虑网损也是必要的,尤其是网损比较大的系统但考虑网损将会使计算时间大幅度加,而需要快速在线计算的大规模系统不允许计算时间太长,在这种情况下可以考虑采用2 3节提及的间接考虑网损的方法,即在算法中满足运行备用容量约束阶段适当地使运行发电机的容量裕度大一些,从而在进行最优潮流计算时可以不计网损以达到快速计算的目的。

  近年来,在国内外的电力产业中,以引入竞争促使电力产业的活性化并加强各项服务水准为目的的电力市场正在或将要)形成,以前统一管理的发电输电供电等电力部门将解体而成为各自独立的经济实体。在电力市场环境下,传统的电力系统运行概念以及运行技术或方法)也将相应发生很大变化今后笔者将尝试进行在这种新环境下的发电机起停计划方法的研究