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火电厂发电机组负荷优化运行的研究

作　者: 鲍安平
导　师: 费树岷
学　校: 东南大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 运行优化机组组合经济负荷分配进化算法遗传算法进化规划法禁区搜寻法郭涛算法
分类号: TM732
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 414次
引　用: 2次
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内容摘要

火电机组的经济运行是电力企业的主要任务之一,节能管理是火力发电厂安全文明生产达标与创一流的必备条件之一。特别是随着竞价上网政策的推行,各电厂都在努力提高运行水平,以降低全厂煤耗。经济运行中的机组负荷优化问题,就是在满足系统负荷及备用要求和机组运行的技术条件约束的情况下,确定未来一定期间内各机组的开停机时间并在机组间分配负荷,使系统总的运行费用达到最小。机组负荷优化问题包括机组组合(Unit Commitment)问题以及在运行机组之间进行经济负荷分配(Economic Dispatch)的问题。针对机组组合问题的高维、离散非凸的特点,本文提出了与之相适应的快速启发式遗传算法,采用启发式的方法产生机组组合问题的遗传算法的初始种群,从而在产生初始解时可以有效地缩小搜索范围,加大搜索到较优解的概率。创造性的发展了交叉、突变、移位、智能变异算子,从而加快了遗传算法的搜索速度对于复杂的非凸的经济调度问题,本文提出了禁区搜索进化规划法,针对三种不同的成本函数(即阀点效应、分段近似和含禁止操作区的成本函数),使用两个相同的解题步骤:第一个步骤采用对机组成本函数进行分区的区段数编码,使用进化规划法、修补策略及禁区搜索法选出个机组成本函数的区段,形成典型的经济负荷分配问题,从而解决了采用传统函数搜索过于复杂的问题,也减少了陷入局部最优解的机会。第二个步骤则采用浮点数编码利用郭涛算法来求出经济负荷分配。进化规划法与修补策略并用可产生新的可行解,禁区搜寻法可防止过早收敛,而郭涛算法对目标函数要求不高,执行速度快可增强算法对复杂问题的适应性以及提高求解效率。仿真结果显示:所提出的算法与过去曾发表过的文章的解相比,在解的品质,运行速度,稳定性方面都有良好的表现。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 研究的意义及背景  9-10
  1.2 机组组合问题的研究现状  10-11
  1.3 经济负荷分配问题的研究现状  11-14
    1.3.1 阀点效应的成本函数及研究现状  12-13
    1.3.2 分段近似的成本函数及研究现状  13
    1.3.3 含有操作禁区的成本函数及研究现状  13-14
  1.4 论文结构  14-16
第二章火电厂机组负荷优化的数学模型  16-23
  2.1 简介  16
  2.2 目标函数  16-17
  2.3 成本函数  17-19
    2.3.1 成本函数的选取  17
    2.3.2 几种类型成本函数的数学模型  17-19
  2.4 启动费用  19-20
  2.5 约束条件  20-23
    2.5.1 负荷约束  20
    2.5.2 旋转备用约束  20-21
    2.5.3 发电机组输出功率上下限约束  21
    2.5.4 起停次数约束  21
    2.5.5 最小运行时间和最小停运时间约束  21
    2.5.6 机组加减负荷速度(ramprate)约束  21-22
    2.5.7 机组开机第一时间段或停机前一时间段的功率约束  22-23
第三章本文中所使用的搜索算法的研究  23-37
  3.1 简介  23
  3.2 禁区搜索法  23-26
    3.2.1 简介  23-24
    3.2.2 禁区搜索法步骤  24-25
    3.2.3 禁区搜索法分析  25-26
  3.3 遗传算法  26-29
    3.3.1 简介  26
    3.3.2 遗传算法步骤  26-28
    3.3.3 遗传算法分析  28-29
  3.4 进化规划法  29-31
    3.4.1 简介  29
    3.4.2 进化规划法步骤  29-31
    3.4.3 进化规划法分析  31
  3.5 郭涛算法  31-37
    3.5.1 简介  31-32
    3.5.2 算法思想与步骤  32-33
    3.5.3 郭涛算法的测试  33-35
    3.5.4 郭涛算法分析  35-37
第四章采用快速启发式遗传算法解决机组组合问题  37-43
  4.1 简介  37
  4.2 快速启发式遗传算法的步骤  37
  4.3 编码  37-38
  4.4 采用启发式的方法产生初始种群  38-40
  4.5 适应函数  40
  4.6 选择较好的父代个体  40-41
  4.7 特殊的遗传算子  41-43
    4.7.1 交叉算子  41
    4.7.2 变异算子  41-42
    4.7.3 移位算子  42
    4.7.4 智能变异算子  42-43
第五章利用禁区搜索进化规划法解决经济负荷分配问题  43-51
  5.1 简介  43
  5.2 禁区搜索进化规划法的步骤及流程图  43-45
  5.3 发电机的成本曲线分段编码  45
  5.4 产生初始种群  45-46
  5.5 适应函数  46-47
  5.6 种群个体的经济负荷调度  47-48
  5.7 子代突变  48
  5.8 修补策略  48
  5.9 自动调整参数结构  48-51
    5.9.1 参数α的调整  49
    5.9.2 参数β的调整  49-50
    5.9.3 参数R 的设定  50-51
第六章本文所提出方法的仿真与测试  51-63
  6.1 简介  51
  6.2 对机组组合问题的仿真及分析  51-55
  6.3 对经济负荷分配问题的仿真及分析  55-62
    6.3.1 含阀点效应的成本函数  55-57
    6.3.2 分段近似的成本函数  57-60
    6.3.3 需旋转备用以及机组有禁止操作区的经济负荷分配  60-62
  6.4 本章小结  62-63
第七章机组组合和负荷优化的软件实现  63-68
  7.1 简介  63
  7.2 SIS 系统  63-64
  7.3 标煤耗率的在线预测  64-67
  7.4 机组组合以及负荷经济分配模块  67-68
第八章结论与展望  68-70
  8.1 结论  68
  8.2 展望  68-70
致谢  70-71
参考文献  71-75
作者在攻读硕士期间发表的论文及从事的科研项目  75

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