带有风电的电力系统机组组合问题建模和ADP算法研究

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含有风电的电力系统随机调度问题,是在满足实际生产约束的情况下,考虑风电不确定性,决策各机组的启停状态和发电量。其研究能够提高风电的并网比重,减少化石能源消费,同时降低机组的运行燃料成本,提高机组能源利用率。此问题的研究已经成为前沿和热点研究问题之一。
  在含有风电的电力调度系统中,风机数量较多,若对风电机组单机进行建模求解,模型维数高,求解难度大,计算时间长。针对此难题,根据地理位置和发电参数为批划分的原则,将机组进行组批调度,并对批内的风机参数进行聚合,采用批建模策略进行模型降维。针对问题模型的特点,设计近似动态规划算法(Approximate Dynamic Programming,ADP)进行求解。最后开发并设计了风火随机调度决策支持系统。主要的研究内容如下:
  1)考虑风力发电的波动性和随机性对电网的影响,通过场景发生概率定量描述风力发电引起的不确定性,刻画未来时刻发生的可能性。同时考虑实际风电调度中,风机数量大,模型维数高,难于求解的难题,根据机组运行参数的相近性,提出了机组批建模的策略和参数聚合方法。
  2)针对带有风电的电力系统机组组合问题,主要研究以最小化生产运行成本为目标,考虑系统功率平衡、旋转备用,机组爬坡能力、火电最小开关机时间等约束条件,决策机组每时段的启停状态和发电量。基于场景树的方法,建立了以批为单位的随机规划模型,通过数值实验,验证了模型的有效性。
  3)针对模型特点,设计了两种ADP求解策略。第一种采用了近视策略;第二种对未来时刻的发电费用函数采用值函数近似策略。利用随机生成数据,进行数值实验,求解结果与CPLEX进行比较,第一种策略能够在较短的时间内获得近优解,第二种策略跟近视策略比较能够获得更好的解。以上结果表明,所设计的ADP算法的有效性。
  4)基于上述模型和算法,开发了风火随机调度决策支持系统。对机组调度需求进行分析,设计数据库,并开发Web系统界面,完成了风火随机调度方案制定功能,实现了友好的界面显示效果,同时简化了调度人员的操作过程。
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