含機(jī)組組合的電力系統(tǒng)動態(tài)最優(yōu)潮流——半定規(guī)劃模型與方法.pdf

1、全球氣候問題日益嚴(yán)重,各國政府提出了許多應(yīng)對措施,其中節(jié)能減排是被政府和公眾均認(rèn)可的重要措施之一。我國政府在2007年制定了《節(jié)能發(fā)電調(diào)度辦法(試行)》,其主要思路是改變傳統(tǒng)發(fā)電調(diào)度方式,在保障電力可靠供應(yīng)的前提下,按節(jié)能、環(huán)保的原則確定機(jī)組的發(fā)電次序,嚴(yán)格進(jìn)行安全校核,大范圍地優(yōu)化發(fā)電機(jī)組排序和機(jī)組組合,最大限度地減少能源消耗和污染物排放。根據(jù)這種調(diào)度新模式,要求電網(wǎng)在安全穩(wěn)定運(yùn)行及連續(xù)可靠供電的前提下,對發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化,

2、使得能源消耗或污染物排放最小。在這一背景之下,傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度理論面臨新的挑戰(zhàn),對其進(jìn)行深入研究具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　 本文以最優(yōu)化理論為基礎(chǔ),依據(jù)數(shù)學(xué)規(guī)劃中的研究新成果——半定規(guī)劃理論,以最優(yōu)潮流、機(jī)組組合和含機(jī)組組合的動態(tài)最優(yōu)潮流問題為研究主線,開展理論研究工作。
　　 半定規(guī)劃屬于凸規(guī)劃,采用內(nèi)點(diǎn)法求解能在多項(xiàng)式時間內(nèi)收斂至全局最優(yōu)解。采用強(qiáng)化半定松弛技術(shù)處理離散變量能提供問題更好的上界。根據(jù)半定規(guī)

3、劃理論及半定松弛技術(shù),推導(dǎo)出最優(yōu)潮流、機(jī)組組合和含機(jī)組組合的動態(tài)最優(yōu)潮流問題的半定規(guī)劃模型,再用內(nèi)點(diǎn)法高效求解。仿真計(jì)算表明所提方法應(yīng)用于求解電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度優(yōu)化問題,能取得令人滿意的效果。同時也為解決電力系統(tǒng)的優(yōu)化問題提供了有益的啟示。全文共分為7章,歸納如下:
　　 第一章通過對靜態(tài)最優(yōu)潮流和動態(tài)最優(yōu)潮流模型的簡要分析和討論,論述了研究含機(jī)組組合的動態(tài)最優(yōu)潮流的必要性和重要性,并簡要回顧了求解靜態(tài)最優(yōu)潮流、動態(tài)最優(yōu)潮流和含機(jī)

4、組組合的動態(tài)最優(yōu)潮流的算法以及在實(shí)際中的應(yīng)用情況,為后續(xù)章節(jié)的討論奠定基礎(chǔ)。并分析了內(nèi)點(diǎn)半定規(guī)劃法用于求解含機(jī)組組合問題的動態(tài)最優(yōu)潮流問題的動機(jī)。
　　 第二章和第三章詳細(xì)討論了半定規(guī)劃的模型和求解算法——內(nèi)點(diǎn)法。針對內(nèi)點(diǎn)法求解半定規(guī)劃模型存在的計(jì)算資源消耗過高的問題,結(jié)合電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn),討論和研究了矩陣準(zhǔn)對角策略和圖形分割等稀疏計(jì)算技術(shù),以提高計(jì)算效率。為后續(xù)章節(jié)提出和討論的問題及數(shù)學(xué)模型作數(shù)學(xué)理論準(zhǔn)備工作。

5、　　 第四章討論了電力系統(tǒng)靜態(tài)最優(yōu)潮流問題,詳細(xì)推導(dǎo)了電力系統(tǒng)靜態(tài)最優(yōu)潮流的半定規(guī)劃模型。針對內(nèi)點(diǎn)半定規(guī)劃法求解大規(guī)模最優(yōu)潮流效率較低的問題,采用基于矩陣準(zhǔn)對角策略和圖形分割的半定規(guī)劃稀疏技術(shù)加以解決。通過對規(guī)模從4到542節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算和分析,證明了內(nèi)點(diǎn)半定規(guī)劃法求解最優(yōu)潮流問題的正確性和有效性。此外,由于內(nèi)點(diǎn)半定規(guī)劃法求解OPF問題的計(jì)算結(jié)果與內(nèi)點(diǎn)非線性規(guī)劃法求解的結(jié)果完全一致,而半定規(guī)劃屬于凸規(guī)劃問題,其最優(yōu)解具有全局最

6、優(yōu)性。由此可以得出推論,內(nèi)點(diǎn)非線性規(guī)劃法求解的最優(yōu)潮流解也是全局最優(yōu)解,最優(yōu)潮流的非線性模型具有隱凸性。
　　 第五章分析了電力系統(tǒng)機(jī)組組合問題,根據(jù)機(jī)組組合中含有離散變量的特點(diǎn),采用強(qiáng)化半定松弛技術(shù),建立了電力系統(tǒng)機(jī)組組合問題的半定規(guī)劃模型。對最大規(guī)模達(dá)24時段54機(jī)118節(jié)點(diǎn)等3個算例進(jìn)行了仿真計(jì)算和分析,驗(yàn)證了內(nèi)點(diǎn)半定規(guī)劃法求解機(jī)組組合問題的正確性和有效性。
　　 第六章對電力系統(tǒng)含機(jī)組組合的動態(tài)最優(yōu)潮流問題展開了