第三讲 电力系统经济调度.ppt
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第三讲 电力系统经济调度 黄琦博士 电子科技大学自动化工程学院 主要内容 概述 问题的提出 机组特性 经济调度模型与求解 考虑网损的经济调度问题 梯度法 牛顿法 动态规划法 水火电联合调度 概述 电力系统经济调度是能量管理系统(EMS)的主要内容,在一些具体环境下它在概念范畴上等同于发电计划,发电计划包括机组组合、水火电计划、交换计划、检修计划和燃料计划等;按周期其有:超短期计划,即自动发电控制(AGC),短期发电计划,即日或周的计划;中期发电计划,即月至年的计划与修正;长期计划,即数年至数十年的计划,包括电源发展规划和网络发展规划等。 概述-机组特性 H: MBtu/h,输入热能,1 Btu (British thermal unit) = 1054 J F: R/h,燃料费用 典型曲线 Unit #1: Coal-fired steam unit: Max output =600MW; Min output = 150MW Unit #2: Oil-fired steam unit: Max output =400MW; Min output = 100MW Unit #3: Oil-fired steam unit: Max output =200MW; Min output = 50MW 经济调度数学模型与求解 经济调度数学模型 N台机组为负荷Pload供电 Fi: 燃料费用 Pi: 机组出力 优化问题: 经济调度求解 采用拉格朗日函数求解: 算例#1 算例#1(cont.) 越限情况 当通过经济调度后机组出力超出其出力限制时,等耗微增率条件不可能得到满足。 考虑网络损耗的经济调度问题 模型的形成 约束条件需要扩展,加入网损部分: 模型的求解 采用拉格朗日函数求解: 算例#3.2 算例#3.2(cont.) 算例#3.2(cont.) 算例#3.2(cont.) 算例#3.2(cont.) 经济调度问题数值求解方法 图解法 直观、但计算不方便 不准确(作图时的近似) Lambda-迭代法 算例#3.3 算例#3.3 (cont.) 算例#3.3 (cont.) 算例#3.3 (cont.) 梯度法 梯度法 Lambda-迭代法只能处理较简单的微增率数据或曲线,对于复杂的微增率(费用)曲线,则需要采取更高级的方法。 梯度法求解经济调度问题 算例 #3.4 算例 # 3.4(cont.) 算例 # 3.4(cont.) Newton法求解 Newton法求解 目标是: Newton法求解经济调度问题 算例 #3.5 算例 #3.5(cont.) 算例 #3.5(cont.) 动态规划法(Dynamic Programming) 动态规划法 动态规划法在大部分控制和动态优化问题中得到广泛应用 基于变分法原理,由Richard Bellman于上世纪50年代提出 在电力系统中可以应用经济调度、水火电联合优化、优化机组投运,等等 在寻优和控制中大大节省计算量 动态规划法 动态规划法 starting at A, the minimum cost path to N is ACEILN starting at C, the least cost path to N is CEILN starting at E, the least cost path to N is EILN starting at I, the least cost path to N is ILN starting at L, the least cost path to N is LN 动态规划法 将其分为不同的阶段(Stages),如I,II, III, IV, V 动态规划法 动态规划法 动态规划法 在每一阶段,每个终点的最小路径都需要记录下来 需要用到前一级的最小费用 确定当前级的最小费用 动态规划法-经济调度 当费率曲线不是凸函数时,采用等耗微增率方法不可能得到结果。 有多个等耗微增率点 算例#3.6 算例#3.6(Cont.) 算例#3.6(Cont.) 算例#3.6(Cont.) 水火电混合调度 水火电混合调度 水、火电站并列运行的功率经济分配,就是要在一定周期内(如一天)给定的水电站用水量条件下,使系统中火电站的燃料费用为最小。 水电厂耗量特性可用单位时间内消耗的水量W 表示,单位为m3/s(立方米/秒)。一般应充分利用水库的水量来发电。但受水库调度的约束,水电厂在一定时段0→T 内,发电的用水量WT 是一个定值。它是根据河流的水文资料与灌溉、航运等情况决定的。如第j 个水电站的用水量为: 水火电混合调度 水火电混合调度 水火电混合调度 算例3.7 算例3.7(Cont.) 算例3.7
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