论文题目：基于数值P系统的梯级水光蓄联合系统优化运行方法
摘要：当前诸多可再生能源如光伏、风力等,由于受到自然环境的影响而存在着诸多不确定性,这些不确定性给传统电网的调度带来极大挑战,同时也影响了新能源的并网消纳。为改善这一问题,将多种能源联合发电并利用其互补特性来优化出力,从而提高电能质量和能源利用率,已成为当前研究热点。在科技部重点研发项目“分布式光伏与梯级小水电互补联合发电”支持下,本文利用梯级水电和光伏发电在时空上的互补特性,以及抽蓄机组储能和快速调节的特性,将梯级水光蓄联合起来建立优化发电模型,开展了该联合发电系统的日调度优化方法研究。优化了水光互补特性和抽蓄机组的调节特性,提升了梯级水光蓄联合系统发电的经济效益、可靠性和能源利用率。本论文主要研究内容如下:首先,本文总结了当前国内外多能互补调度的研究现状,分析了梯级水光蓄联合发电系统以及不同多能互补调度优化算法的特点。同时,对一些多能互补调度常用优化算法的利弊进行了阐述。在此基础上,综合考虑了光伏、径流和负荷的预测误差问题,进而建立了光伏、径流和负荷不确定性模型。然后,考虑到联合发电系统的经济性、失负荷率、水能利用率指标,建立了梯级水光蓄多目标日前优化调度模型。同时,为了精细化调度计划,以发电机组为最小化调度单位,进一步考虑水电机组的爬坡率约束、启停约束和振动区约束,建立了第二层优化调度模型。然后,为优化所建立的梯级水光蓄联合发电系统调度模型,基于多目标粒子群优化算法和数值P系统算法,本文提出了多目标随机数值P系统优化算法。给出了其三层嵌套膜结构,并详细介绍了各部分的功能。为了减少每个膜中不必要的迭代次数,进一步提出了自调整迭代次数的方法,并验证了所提方法的可行性。此外,为了避免罚函数处理大量约束条件而增加计算复杂度,进而加入了修正的方法。随后,针对第二层优化模型,将其非线性约束条件进行线性化处理,采用混合整数线性规划的方法来求解此模型。最后,利用四川省小金县实际电厂丰、枯水期的数据,对所提模型进行仿真实验与分析。将所提算法与几种常用优化算法在不同场景下进行了对比分析,证明了本文所提算法在计算时间和效益上的优越性。实验结果表明:（1）不论何种场景下所提优化调度方法可以为联合系统获得稳固有效的优化结果;（2）抽蓄机组的加入能够减少梯级水电站的频繁启停,提高联合系统的经济效益和安全性;（3）光伏和负荷的不确定性将导致梯级水电站的频繁调度,从而增加了系统的启停费用。
关键词：随机数值P系统;多能互补发电;多目标优化;梯级水光蓄联合发电
学科专业：电气工程
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 多能互补调度研究现状和发展趋势
1.3 多能互补调度优化算法研究现状
1.4 主要研究内容
2 梯级水光蓄联合发电系统模型
2.1 梯级水光蓄联合发电系统结构
2.2 光伏发电数学模型
2.3 梯级水电站数学模型
2.4 抽水蓄能电站数学模型
2.5 梯级水光蓄优化模型建立
2.5.1 考虑不确定性模型建立
2.5.2 目标函数建立
2.5.3 单层优化模型等式和不等式约束
2.6 本章小结
3 梯级水光蓄优化调度方法研究
3.1 随机数值P系统优化算法
3.1.1 随机产生式函数重分配协议
3.2 多目标随机数值P系统优化方法
3.2.1 多目标随机数值P系统膜结构
3.2.2 MOSNP中的自调整迭代次数
3.2.3 MOSNP中的修正方法
3.2.4 MOSNP算法流程
3.3 梯级水光蓄日前调度的双层优化方法
3.3.1 混合整数线性规划法
3.3.2 日前双层优化调度流程图
3.4 本章小结
4 基于多目标随机数值P系统的梯级水光蓄优化调度仿真实验
4.1 梯级水光蓄联合发电系统参数
4.2 MOSNP算法测试实验
4.3 丰水期典型日仿真结果分析
4.3.1 抽水蓄能电站在联合系统中的作用
4.3.2 考虑不确定性模型对系统的影响
4.4 枯水期典型日仿真结果分析
4.5 梯级水光蓄单双层优化结果分析
4.6 敏感性分析
4.7 本章小结
5 总结与展望
参考文献
致谢