电力系统短期负荷优化分配系统的设计与研究

电力系统短期负荷优化分配系统的设计与研究
摘要：作为一种集成化的软件系统，电力系统短期负荷优化分配系统能够很好地解决电力系统混合机组间短期负荷优化分配问题。

本文就电力系统短期负荷优化分配系统的设计与研究问题对电力系统短期负荷优化分配系统进行了简单介绍，对系统的总体优化设计进行了阐述，介绍了系统核心模块的组成，并对关键程序进行了描述和分析。

关键字：电力系统；短期负荷；优化分配；设计与研究
中图分类号：f406文献标识码： a 文章编号：
随着我国电力行业的快速发展，用户以及电力企业自身对于电力系统运行的安全性、可靠性和经济性提高了更高的要求。

目前，电力系统短期负荷优化分配系统的设计问题越来越受到相关部门及行业人士的关注。

本文就电力系统短期负荷优化分配系统的设计与研究问题主要介绍了以下几个方面的内容。

一、系统的总体优化设计概述
因电站之间机组的类型不一样，不同机组的动力特性也是不一样的，对于抽水蓄能电站来说，它主要有抽水工况和发电工况两种运行工况，其约束条件也比较多，因此，如果只是通过单纯的方法来优化，效果往往不会很理想。

我们可以通过采用动力特性分析模块的方式来获取不同类型机组的动力特性，将拟合方程存储到数据库中。

数据库通过数据存储模块对数据进行存储和管理，数据库引擎将数据库和软件系统链接起来，最后通过优化计算模块完成对短期
负荷的优化分配工作。

短期负荷优化分配系统的总体优化设计图如下（图一）所示：
系统总体优化设计图图一
通过上图图一，我们可以看到电力系统调控中心的硬件部分主要由以太网与工作站及服务器进行链接组成。

系统调控中心的监控对象是不同类型的电站机组群，在服务器群数据库服务器上上安装有相应的数据库，工作站群有相应的软件。

这样就能够实现硬件部分与软件系统的有机结合与互通。

二、系统的核心模块组成
通常，系统的核心模块主要由动力特性分析模块、数据存储模块以及优化计算模块等组成，在此，笔者分别对其进行介绍和阐述。

（一）动力特性分析模块。

该模块主要用于分析水电站和火电站的动力特性。

电力系统中，不同类型的机组共同担负着整个系统的负荷，在运行方式上，水电站主要通过动力平衡来影响火电站的运行方式。

在对系统进行优化运行前，要获得各个运行机组的动力特性方程。

对于火电站来说，其主要的动力特性为耗煤量微增率特性曲线与煤耗出力关系特性曲线两种。

对于水电站来说，其主要的动力特性为耗水微增率特性曲线与流量出力关系特性曲线两种。

在绘制动力特性曲线时，可以采用多项式最小二乘法的方式进行拟合绘制。

（二）数据存储模块。

该模块有效运用了计算机数据库的存储优势，较好地避免了数据的重复计算，同时还能够将优化分配的临时
性数据与预备方程存储在数据库中，以方便随时被调用。

在对水电机组、火电机组和抽水蓄能机组的动力特性方程完成计算后，采用优先次序法的方式就可以计算机组经济组了。

（三）优化计算模块。

（1）优化目标函数：对抽水蓄能电站运行方式进行优化的一个最终目标就是保证系统安全稳定运行的前提下，电力系统在一个日调度期内运行的费用最小。

（2）简化约束条件，主要有四个方面：第一，与抽水蓄能电站相关约束条件，主要包含了蓄水量与上库水位的约束、抽水蓄能机组的出力约束以及上库水量的平衡约束等；第二，与火电机组相关约束条件；第三，与水电机组相关约束条件；第四，与电力系统相关约束条件，主要包含了电力系统的功率平衡约束和容量平衡约束。

（3）模型的求解步骤：输入抽水蓄能电站、火电机组及电力系统等相关的技术经济参数，由程序自动回归各类抽水蓄能电站发电时流量与出力的关系曲线以及火电机组煤耗与出力关系曲线等。

三、系统关键程序描述
在上述总体设计的优化分配系统中，一个主程序与四个子程序共同组成了系统的核心部分。

在此，笔者对主程序和子程序进行简单的描述。

（一）主程序。

显然主程序的作用是比较重要的，它的作用主要在于输入负荷、抽水蓄能机组、常规水电机组以及火电机组等有关的技术经济数据。

通过调用各子程序，逐时段完成各状态转移系统
费用的计算工作，采用混沌遗传算法来计算出抽水蓄能电站和常规水电站上库蓄水量、逐小时容量安排和水位；计算出各火电机组的运行台数、煤耗、出力分配、检修费用增加值以及固定运行费用；还能计算出系统的总煤耗以及总运行费用，并把相应的结果存储在数据库中。

系统的主程序框图如下图图二所示。

系统主程序流程框图图二
（二）子程序。

子程序主要包含了四个，它们分别是二次曲线回归计算程序、抽水蓄能电站厂内经济运行程序、火电机组负荷分配子程序以及系统发电煤耗计算程序。

二次曲线回归计算程序主要用于对各类火电机组的煤耗特性曲线进行确认，确定抽水蓄能电站逐小时火电机组总负荷与总发电煤耗之间的关系曲线以及发电出力与流量之间的关系曲线等；抽水蓄能电站厂内经济运行程序的原理基础为等微增率原理，由于水头损失会影响发电水头，需要对抽水蓄能电站各个运行机组进行合理安排，这样可以确保发电出力相同的情况下，用水量是最小的，给抽水蓄能电站发电出力与流量间的关系曲线提供相关的数据；火电机组负荷分配子程序主要是在火电机组承担的总负荷确定的条件下，确定出逐小时火电机组的负荷分配与运行台数等；系统发电煤耗计算程序的编制原理是等微增率原理，它的主要作用是给并列运行的火电机组分配负荷，计算各类运行机组的出力以及系统煤耗等，该模块可以使系统的燃料耗量最小。

结束语：作为实现电力系统优化运行的基础所在，对电力系统短
期负荷优化分配系统的设计与研究工作很大程度上影响着电力系统运行的可靠性、安全性和经济性。

通过总体的优化与设计，形成了由动力特性分析模块、短期负荷优化模块和数据计算预测模块组成的电力系统短期负荷优化分配系统，该系统大大降低了常规水电机组的耗水量和火电机组的煤耗量，使抽水蓄能机组的动态平衡效益得以提高和改善。

参考文献：
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