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基于改进自适应混合遗传算法的抽水蓄能电站厂内运行优化

作　者: 江涛
导　师: 马希金；赵廷红
学　校: 兰州理工大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 自适应遗传算法抽水蓄能运行优化
分类号: TV743
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

抽水蓄能电站以其独具的蓄能填谷作用和快速、灵活的启停特性,可作为系统中承担调峰、调频、调相、调压、旋转备用、事故备用和黑启动的重要技术手段,受到了日益广泛的重视。研究抽水蓄能电站的运行优化方式对提高整个电力系统的供电质量、运行可靠性与经济性具有重大意义。本文以研究抽水蓄能电站厂内运行优化为出发点,对抽水蓄能电站厂内运行优化的遗传算法数学模型、优化方法以及模型的计算机求解方面进行了研究和改进。根据遗传算法的基本原理和操作步骤,阐述了此数学模型在抽水蓄能电站厂内运行优化的具体实现过程。本文以抽水蓄能电站厂内运行优化为出发点,结合电站运行中的实际情况和需要考虑的关键问题,对以往厂内运行优化的遗传算法数学模型进行改进,建立考虑抽水蓄能电站机组承担随机负荷、无功负荷、避开汽蚀振动等限制运行区间和考虑随时调整优化运行方式的抽水蓄能电站厂内运行优化的遗传算法数学模型。求解最优负荷分配数学模型时,针对水电机组安全运行区是一系列离散子区间构成的特点,在初始种群生成之时,增加了对机组汽蚀、振动区的约束,使得产生的每一个初始解都在可行域内,减少了初始种群的搜索空间和时间,提高了运算效率。针对最优机组组合模型的特点,设计最小开停机和输出功率等约束,指导初始种群的生成,节省了随机方法产生可行解浪费的时间。制定抽水蓄能电站最优运行的日计划是一个双重决策的过程,在计算中,根据一个最优策略的任意子策略都是最优的理论,将第二重决策的迭代求解改为直接调入计算出的机组空间最优负荷分配表来查表求解,减少了计算的复杂性。为了验证本文提出的模型及优化方法的可行性及有效性,通过对十三陵抽水蓄能电站抽水工况运算,结果表明：此模型及优化算法比实际运行节水11.3×104m3,提高效益1.43%,可多发电23.4×104kW·h。表明了改进自适应混合遗传算法模型及优化方法在抽水蓄能电站电站厂内经济运行的有效性。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-9
第1章绪论  9-23
  1.1 抽水蓄能概述  9-15
    1.1.1 抽水蓄能电站的发展  9
    1.1.2 抽水蓄能电站工作原理  9
    1.1.3 抽水蓄能电站的工作特点  9-11
    1.1.4 抽水蓄能电站的特殊性  11
    1.1.5 抽水蓄能电站的类型  11-13
    1.1.6 抽水蓄能机组特点  13
    1.1.7 抽水蓄能电站在电力系统中的作用  13-14
    1.1.8 抽水蓄能电站的经济效益  14-15
  1.2 论文背景及目的  15
  1.3 国内外研究现状  15-20
    1.3.1 抽水蓄能电站运行优化概述  15-16
    1.3.2 国内外关于抽水蓄能电站运行优化的研究现状  16-20
  1.4 论文研究的内容及主要工作  20-22
    1.4.1 发电工况数学模型  20-21
    1.4.2 抽水工况数学模型  21
    1.4.3 遗传算法的改进和实现  21
    1.4.4 改进的遗传算法在十三陵抽水蓄能电站厂内运行优化中的应用研究  21-22
  1.5 本章小结  22-23
第二章抽水蓄能电站厂内运行优化  23-29
  2.1 抽水蓄能电站厂内运行优化简介  23
  2.2 抽水工况优化准则  23-25
    2.2.1 水泵效率最高准则  24
    2.2.2 机组效率最高准则  24
    2.2.3 机组能耗最低准则  24-25
  2.3 发电工况优化准则  25-27
    2.3.1 空间最优化准则  25-26
    2.3.2 时间最优化准则  26-27
  2.4 抽水蓄能电站优化运行实现步骤  27
  2.5 优化算法选择  27-28
  2.6 本章小结  28-29
第三章遗传算法的原理及应用  29-36
  3.1 遗传算法简介  29
  3.2 遗传算法的基本原理及应用  29-30
  3.3 算法设计与实现  30-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章抽水蓄能电站厂内运行优化遗传算法模型  36-49
  4.1 发电工况  36-44
    4.1.1 最优负荷分配模型  36-42
    4.1.2 最优机组组合模型  42-44
  4.2 抽水工况  44-47
    4.2.1 最优负荷分配模型  45-47
    4.2.2 最优机组组合模型  47
  4.3 无功负荷约束  47-48
  4.4 随机负荷约束  48
  4.5 本章小结  48-49
第五章遗传算法模型在十三陵抽水蓄能电站的应用研究  49-65
  5.1 十三陵抽水蓄能电站概况  49-50
  5.2 抽水蓄能电站基本参数  50-51
    5.2.1 水库特性  50
    5.2.2 电站动能指标  50-51
    5.2.3 机组特性(水轮机工况)  51
  5.3 机组稳定性分析  51-53
  5.4 水库库容与水位关系曲线  53-54
  5.5 机组动力特性曲线的计算与绘制  54-57
    5.5.1 抽水蓄能电站动力特性及动力特性曲线  54
    5.5.2 机组段流量特性曲线的绘制  54-56
    5.5.3 机组出力限制线  56-57
    5.5.4 实时水头下机组的动力特性  57
  5.6 抽水蓄能电站厂内运行优化数学模型  57-59
    5.6.1 抽水工况  57
    5.6.2 发电工况  57-59
  5.7 抽水蓄能电站厂内运行优化算法设计与实现  59-62
    5.7.1 厂内机组负荷分配的设计与实现  59-61
    5.7.2 厂内机组优化组合的设计与实现  61-62
  5.8 十三陵抽水蓄能电站模型计算实例与分析  62-64
    5.8.1 模型计算  62-63
    5.8.2 运行状况评价与效益估算  63-64
  5.9 本章小结  64-65
结论与展望  65-67
  1 结论  65-66
  2 展望  66-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  71

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