[发明专利]一种基于头脑风暴的火电厂经济环境调度方法

摘要

本发明公开了一种基于头脑风暴的火电厂经济环境调度方法，步骤包括：步骤1、确定火电厂环境经济调度问题的数学模型；步骤2、获取模型中的各类参数；步骤3、获得环境经济调度问题的初始可行调度集合；步骤4、对可行调度集合进行评价；步骤5、对可行调度进行更新；步骤6、判断整个可行调度是否更新完成；步骤7、对外部归档集中的非劣调度解集进行更新；步骤8、进行迭代输出最终的可行调度方案，即成。本发明的方法，将火电厂作为供电系统，利用对电力系统及火电厂数据的收集分析，结合基于聚类和变异思想的头脑风暴优化算法，实现对综合环境保护需求的火电厂经济调度问题的求解。

主权项

一种基于头脑风暴的火电厂经济环境调度方法，其特点在于，按照以下步骤实施：步骤1、确定火电厂环境经济调度问题的数学模型设置环境经济调度问题的数学模型为：$\min [\underset{i=1}{\overset{N_G}{\mathrm{\Σ}}}{F}_i\left(P_i\right),\underset{i=1}{\overset{N_G}{\mathrm{\Σ}}}{E}_i\left(P_i\right)],---\left(1\right)$其中，N_G为系统内发电机总数，i表示第i台发电机，i＝1,2,...,N_G；P_i表示第i台发电机的有功功率；F_i(P_i)表示某一时刻火电厂发电燃料总耗量即燃料总费用，计算表达式为：$F_i\left(P_i\right)=a_i+b_i{P}_i+c_i{p}_i^2,---\left(2\right)$a_i、b_i、c_i均为系统参数，分别表示第i台发电机组耗量特性的常数项、一次项系数和二次项系数，在系统中是已知参数；E_i(P_i)表示第i台发电机的污染排放量，其计算表达式为：E_i(P_i)＝α_i+β_iP_i+γ_iP_i²+ξ_iexp(λ_iP_i)， (3)其中的α_i、β_i、γ_i、ξ_i、λ_i均为系统参数，α_i、β_i、γ_i分别表示第i台发电机组污染排放量特性的常数项、一次项系数和二次项系数，ξ_i、λ_i表示指数项的相关参数，环境经济调度优化过程中所受到的约束条件有：约束条件1：机组发电容量的不等式约束：P_i^min＜P_i＜P_i^max， (4)其中，P_i^min、P_i^max分别为第i台火力发电机的最小和最大有功功率输出；约束条件2：平衡等式约束，即系统各发电机组发电功率之和应等于负载总的需求功率与网络损耗之和：$P_D+P_{\mathrm{loss}}-\underset{i=1}{\overset{N_G}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i=0,---\left(5\right)$式(5)中，为某一时刻火电总功率；P_D为该时刻系统负荷需求；P_Loss表示为t时刻电网中有功网损，有功网损的获取采用B系数法，其公式为：$P_{\mathrm{loss}}=\underset{i=1}{\overset{N_G}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{N_G}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i{B}_{\mathrm{ij}}{P}_j+\underset{i=1}{\overset{N_G}{\mathrm{\Σ}}}{B}_{0i}{P}_i+B_{00},---\left(6\right)$其中B_ij、B_0i、B₀₀为B系数；步骤2、获取模型中的各类参数；步骤3、获得环境经济调度问题的初始可行调度集合在上述模型中，需要确定决策变量为N_G个机组的有功功率的最优值，产生可行调度集合；步骤4、对可行调度集合进行评价将步骤3产生的N个可行调度集合分别代入目标函数式(2)和式(3)，分别对每个可行调度进行环境和经济效益的评价，由于每个可行调度均对应两个目标函数，因此需要对N个可行调度进行非劣解排序，将互不支配的可行调度序列保存在一个外部集合中，称之为外部归档集；步骤5、对可行调度进行更新在更新之前，需要设置迭代次数初值t＝0，及其最大迭代次数T_max；首先随机的选取m个不同的可行调度作为m个类的类中心，根据其他所有可行调度的有功功率到各个类中心的欧式距离对N个可行调度进行聚类，用于模拟头脑风暴过程中思路的形成过程；将含有非劣解的类定义为精英类，无非劣解的类定义为普通类，并在聚类得到的新信息的基础上，通过选择操作和变异操作对每个可行调度发电机组的有功功率进行迭代更新；步骤6、判断整个可行调度是否更新完成如果i＝N，则表明N个可行调度已更新完，则进入步骤7；否则返回步骤5；步骤7、对外部归档集中的非劣调度解集进行更新将每一次比较经济效益和污染排放量所获得的非劣可行调度存储在外部归档集中；步骤8、进行迭代输出最终的可行调度方案判断迭代次数t是否达到最大值T_max，若否，设置迭代次数t＝t+1，转到步骤4；若是，输出当前的非劣解集中的可行调度，即成。