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考虑辅助服务的发电商优化运行研究

刘涌  
【摘要】: 我国电力工业已经开始了市场化改制,发电商已成为独立的市场交易主体之一,在此情况下,发电商如何综合考虑自身运营成本、发电价格和辅助服务价格从而实现利益最大化就成为一个相当重要的课题,在如今我国已基本实现厂网分离的背景下就更具实际意义。 电力系统经济运行问题是在满足系统和机组的各种约束条件的前提下,确定各发电机组的功率分配值,使系统总运行费用最小,这是一类复杂的大规模、非线性、带约束的优化问题,计算较为困难。尽管对此问题已经进行了大量研究,已有一些比较成熟的解决方法,但到目前为止,还没有达到尽善尽美的地步。随着电力市场的产生和不断深入,对电力系统的优化运行也提出了新的要求。优化目标由传统的总发电费用最小变为了总利润最大;约束条件也有所变化,负荷需求约束由等式约束变为了不等式约束;另外由于辅助服务等更多因素需要考虑,这些都使得传统的优化运行模型需要做出相应的改变。再者,由于各种新技术的不断涌现,也为研究电力系统的优化运行问题提供了新的工具。计算机技术的不断发展,也使得一些原来比较耗时的方法更容易被应用于工程实际中来。 本文重点研究了电力市场条件下发电商的优化运行问题,提出了计及辅助服务的发电商优化调度模型,讨论了不同市场运营模式下的模型变化,并以粒子群优化算法为基础,结合求解问题的特点,提出了新的求解方法,取得了不错的效果。 本文共分七章。第一章为绪论,阐述了本论文研究的意义、主要研究方向的研究现状、粒子群优化算法的基本内容和本论文的创造性工作。第二章讨论了与发电商有关的辅助服务和及其运营模式,建立了计及辅助服务的发电商优化调度模型。第三章研究了发电商的经济调度问题模型,考虑了辅助服务(备用)和多种约束条件,然后提出一种改进PSO算法对其进行了求解。第四章建立了发电商动态经济调度的问题模型,考虑了辅助服务(备用)和多种约束条件,并提出了一种改进的PSO算法对其进行求解。第五章讨论了发电商计及辅助服务(备用)的机组组合问题模型,并提出了新的求解算法。第六章提出了一种统一算法对发电商优化调度模型进行求解,并对发电商优化调度模型的相关外延进行了讨论。最后为全文总结。 本文的主要创新包括以下几个方面: 1.讨论了电力市场条件下发电商如何综合考虑辅助服务实现优化运行的问题,建立了计及辅助服务的发电商优化调度模型,讨论了不同的市场运营模式对发电商优化调度模型的影响。 2.对于有约束的优化问题,在采用PSO进行求解时对于每次迭代时产生的不满足约束的粒子大多采用丢弃或重新生成的方法。本文则提出了更为积极的修补策略,将非可行解修正为接近的可行解,提高了粒子的搜索效率,使算法的精度和速度都有所提升。 3.对于动态经济调度、机组组合等跨时段的优化问题,粒子在迭代过程中可能只在个别时段能搜索到较优解的片断,如果仅比较总适应值则可能浪费了粒子在这些时段的有效信息。因此,本文提出了逐时段的个体选优策略,充分利用了粒子在各个调度时段搜索到的信息,能够有效地提高算法的精度和收敛性。 4.对于比较复杂的机组组合问题,已经有很多文献尝试了多种算法,但这些算法都各有优缺点。本文将优先顺序法与粒子群优化算法相结合,辅以启发式规则等,提出了新的求解方法。 5.基于粒子群优化算法,提出了求解计及辅助服务的发电商优化调度模型的统一算法。粒子在搜索机组状态的同时也搜索机组的出力与辅助服务分配值,大大提高了算法的速度。 6.基于发电商的优化调度模型,建立了综合考虑辅助服务的发电商短期运行资产价值评估的实物期权模型。该模型考虑了电量价格、辅助服务价格和燃料价格等市场运行条件的不确定性情况,还考虑了机组约束和双边合同的影响。


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