选题报告含风电场电力系统多目标优化调度研究-调度

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1、1工 程 硕 士 研 究 生选 题 报 告 及 论 文 工 作 计 划研究生姓名 学 号 院(系、所) 学科、专业 学 校 指 导 教 师 专业技术职务 企 业 指 导 教 师 专业技术职务 入 学 日 期 2012年 10月 22日 2014 年 3 月 11 日2拟选论文题目： 含风电场电力系统多目标优化调度研究 选题报告会地点： 选题报告会日期： 2014 年 X 月 X 日文献综述与选题报告要求：1. 查阅并阅读一定数量的文献资料，写出 3000 字以上（不含图表）的文献综述与选题书面报告，要求选题报告中引用的文献应在 10 篇以上，其中外文资料应占 1/3 左右；2. 书面报告内容应

2、包括：选题背景及其意义，国内外研究动态，本论文的主要研究工作、课题研究内容，预期成果和可能的创新点等；3. 填好“选题报告及论文工作计划”表，连同书面报告一起交院（系） ，由院（系）交研究生院（筹）备案；4. 详细要求参见研究生培养方案和华北电力大学硕士研究生必修环节实施细则；5. 书面报告的格式见附件。阅读国内外文献情况：国内文献约 11 篇，国外文献约 8 篇 导师对选题报告的评语（就研究生对该研究领域国内外研究现状的了解情况、研究方法、研究手段、预期成果予以评价）：导师签名： 年 月 日评审小组对选题的意见（是否同意选定该课题、是否同意选题报告通过、以及对下一阶段研究工作的建议；其他建议

3、，如限期重作选题报告、终止培养建议等）：评审小组成员签名：年 月 日3论 文 工 作 计 划论文工作的总体时间安排：第一阶段 2014. 22014.4收集整理有关风电场和电力系统调度的各种资料，准备开题报告。第二阶段 2014.52014. 7对电力系统调度的经济指标和环境指标进行研究，总结含风电场电力系统的特点，建立含风电场电力系统的多目标调度模型。第三阶段 2014. 82014. 10研究智能算法和多目标算法，进行编程用于求解所建立的调度模型。第四阶段 2014. 112015.1对程序进行调试，完善所建立的模型。第五阶段 2015.22015.4总 结 研 究 的 工 作 ， 撰 写

4、 论 文 。论文实际工作预计完成日期： 2015 年 4 月 工作条件（图书资料、实验设备、经费及其他条件）落实情况：论文选题来源、项目所属类别（国家重点、部委、省（市） 、企事业委托、校重点、自选等）及经费来源情况：论文类型 基础（理论）研究 应用基础（理论）研究 应用研究 开发研究其它院系审核：审核人： 年 月 日（公章）4附件：含风电场电力系统多目标优化调度研究一、 选题背景及其意义随着经济社会的发展和科技的不断进步，世界各国对能源的需求与日俱增，能源工业也达到了前所未有的规模。但是传统的化石能源总量是有限的，其不能无限度的开采和使用。此外，因化石能源的大量使用也将会导致全球气候变暖、酸

5、雨和光化学烟雾等环境问题，严重威胁到了生态环境的稳定和社会的可持续发展。因而以风能为代表的新型能源因其具有对环境无污染、总量没有限制的特点，在各国受到普遍重视和大力发展。风力发电是现阶段风能大规模利用的主要利用形式，近年来利用规模得到了快速的增长。截止至 2009 年,全球的风电总装机容量为 159213 兆瓦，新增装机容量为 38312 兆瓦，同比增长 31.7%。在已知的各种新型能源中增长最快。我国具有非常丰富的风力资源,其储量和可开发量都位于世界首位，以 10m 高处的风速进行测算，陆地所含风能资源理论储量中可以进行有效利用的风能资源储量为 2.53 亿千瓦 1。2011 年，我国中国新

6、增的风电装机容量接近 1800 万千瓦，风电的总装机容量达到了 6500 万千瓦。风力发电在我国具有广阔的前景。风力发电在规模化应用的过程中，需要将产生的电能输送到电网。由于风电的出力具有间歇性和随机性，其并网给电网带来了一些负面效应。风电接入后，电网的调度方式和运行方式将受到一定程度的影响，电网备用容量将有较大程度的增加，其运行成本也将有一定程度的增长。此外风电的接入还会对电网的故障水平、稳定性、潮流分布、电能质量以及电网的电压调整产生一定程度的影响。对含风电场电力系统调度问题进行研究，建立科学有效的含风电场电力系统调度模型，从而在保证系统稳定性的前提下，增加电网接纳风电的总容量，提高含风电

7、场电力系统的经济性和环境友好性，具有十分重要的现实意义和理论价值。二、 国内外研究动态电力系统调度问题研究的是如何在满足功率平衡约束条件和动态稳定约束条件的前提下，合理的调节各个发电机的出力，从而保证系统在既定指标上的最优。当电力系统中的所有电源均为传统能源时，电源的出力是可以人为的设定的，此时制定的调度计划方案是较为可靠的。由于风电的出力受自然因素的影响较大，具有很强的波动性和随机性 2-5,当大规模风电并入到电力系统中之后，原有的电力系统调度模型受到了一定程度的挑战。因此需要对原有的电力系统调度模型进行改进，计及风电对电力系统的影响 6-8。近年来国内外对含风电场电力系统的优化调度问题进行

8、了广泛而深入的研究，并取5得了一定的成果。本文将从含风电场电力系统调度模型的目标函数，约束条件和对风电因素的处理三个方面进行分析和总结，找出现阶段研究的热点和难点。1、 模型的目标函数含风电场电力系统调度模型的目标函数较为广泛，以传统的经济性目标函数较为常见，如常规发电机组发电成本或燃料成本、计及风电成本的成本和面向电力市场的购电成本。随着对环境和可靠性的重视，风险指标和环境成本也作为目标函数引入到了模型之中。文献9研究了含风电场电力系统的经济调度问题，将调度周期各个时段的发电总成本作为目标函数，计及了调度过程中的阀点效应。文献10在所建立的经济调度模型中，对风速的不确定性进行了处理，量化为风

9、电成本加入到模型的目标函数中，并考虑到了风电的功率不足与盈余情况对调度策略的影响。文献11将风电与火电的购置成本作为目标函数建立了面向电力市场的电力系统调度模型，并将生产电能过程中对环境的影响量化为环境成本加入到目标函数中。2、 模型的约束条件含风电场电力系统的调度模型的约束条件包括一些传统的约束条件，如功率平衡约束，机组备用容量约束等。在一些文献中也将环境极限以及系统风险做为约束条件引入到模型之中。文献12将旋转备用约束、分钟级爬坡能力约束和线路输送有功功率约束等作为模型的约束条件，模型中考虑了风电场处理的随机性，约束中含有置信水平。文献13建立了含风电场和热电联产机组的电力系统联合调度模型

10、，将对环境的限制考虑到了模型之中，在约束条件中引入了对二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物排放量的限制。文献14将风险价值和条件风险价值理论引入到含风电场电力系统的经济调度模型之中，在保证系统运行成本最低的前提下，降低了系统所面临的风险。3、 对风电功率的处理策略现有的研究中对风电处理主要有三种处理方式：确定性建模方法、模糊建模方法和随机建模方法。其中确定性建模方法较为保守，后两类不确定性方法较为成功的处理了风电的波动以及其带来的一些问题。在确定性方法中，一般是通过增加系统中的备用容量来应对风电场功率输出的不确定性，从而保证系统安全稳定的运行。这种方法在处理风电的波动引起的系统容量增加时，没有考虑风电

11、功率输出的统计学特征，而笼统的按照风电容量来确定旋转备用容量。这种方法过于保守，不利于最优调度方案的确定。利用模糊理论对风电功率进行处理时，一般是将风能模糊化，求取其最终方案与网络风险、决策者满意度之间的关系。将模糊理论引入调度模型中，使模型在很大程度上反映了调度决策者的意图。文献15建立的模型考虑了网络面临的风险与网络运行成本之间的对应关系。文献16 将决策者满意程度引入到含风电场电力系统调度模糊模型之中，6将满意度最大作为了模型的目标函数。文献17在模型中引入了基于Weibull 分布的风速模型，并且利用风速功率之间的关系得到了风电场出力的分布函数，并将风电功率的预测误差作为风险成本引入到

12、了模型的目标函数之中。4、模型的求解方法针对所建立的含风电场电力系统调度模型的特点，模型的求解方法可以分为确定性求解方法和不确定性求解方法。确定性求解方法主要有传统算法和智能算法，目前应有较多的有直接搜索算法 18、遗传算法 11、模拟退火算法 19、粒子群算法 16等智能算法以及其改进形式。不确定性方法主要有多场景方法和机会约束方法。随着经济社会的发展人们对电力系统提出了更高的要求。在进行电力系统调度工作时，更多的考虑到调度结果对环境友好性。因而在含风电场电力系统建模时也需要考虑对环境的影响。此外，随着电力改革的不断深入，与电力市场相配套的含风电场电力系统调度问题也亟需进行进一步的研究和探讨

13、。含风电场电力系统的调度研究已经取得了一定的成果，还需要从调度模型和模型的求解算法两个方面继续进行深入的研究。将环境指标和含电力市场因素的经济指标加入到模型之中，不断提高电网调度的经济性和环境友好性。在算法上，需寻找新的算法并增强已有算法的寻优能力以应对模型的日益复杂化。随着对风电因素处理方法研究的深入，含风电场电力系统的调度问题将得到一定程度的解决。三、 课题研究内容本论文将建立含有风电场的电力系统多目标调度模型，计及电力系统的经济性因素和环境因素，并对多目标算法进行研究用于对模型的求解当中，具体的研究内容如下：1、对电力系统调度问题进行研究，明确电力系统调度的目标和调度过程中的各项约束，建

14、立电力系统调度的通用模型。2、总结含风电场电力系统调度的特点，研究电力系统调度所涉及的经济性指标和环境指标，建立含风电场电力系统的多目标调度模型。3、对智能算法进行研究，找出一种多目标算法用于求解所建立的含风电场电力系统调度模型并进行编程。四、 研究方案及难点研究方案如下：1、总结目前电力系统的调度模型，对其中模型的目标函数和约束条件进行梳理，建立一个较为全面的电力系统调度模型。2、对含风电场电力系统的调度模型进行研究，找出其与传统电力系统调度模型的不同。将风电场的影响考虑到调度模型之中，构建考虑发电成本和环境效益的电力系统多目标模型。 3、对现有的求解多目标问题的算法进行梳理，选择一种能够用

15、于电力系统调度优化7问题求解的智能算法，将其进行改进并用于含风电场电力系统多目标调度模型的求解中。研究难点：1）电力系统环境指标较难确定，需要结合风电因素对电力系统从多个方面考察。2） 风电出力具有一定的波动性和不确定性，模型需要恰当的处理风电才能使模型具有一定的实用性和可行性。五、预期成果和可能的创新点建立一个综合考虑发电成本和环境效益的含风电场电力系统多目标调度模型，在考虑经济性的同时兼顾电力系统的环境效益，同时找到适合求解电力系统多目标模型的智能算法，从而找出电力系统调度的最优调度方案。可能的创新点：建立的含风电场电力系统多目标调度模型可兼顾电力系统的经济性和环境效益，使用的多目标智能算法可求解目标函数不可融合时的多目标模型。五、 主要参考文献1常鹏.基于多目标优化的含风电场的电力系统经济调度D.河北:华北电力大学,2012.2Potter C W, Negnevitsky M. Very short-term wind forecasting for tasmanian power genera