电力系统调度管理第三章.ppt

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1、第三章第三章 电力系统调度管理电力系统调度管理华南理工大学电力学院主要内容2 2主要内容3 3概述目前用于电力系统优化调度问题的数学方法归纳起来共目前用于电力系统优化调度问题的数学方法归纳起来共有四类：有四类：uu线性规划模型线性规划模型uu非线性规划模型非线性规划模型uu动态规划模型动态规划模型uu混合整数规划模型混合整数规划模型4 4在电力系统中，实现系统安全经济运行对国民经济发展在电力系统中，实现系统安全经济运行对国民经济发展具有重大的意义，国内外电网都制定了严格的调度管理具有重大的意义，国内外电网都制定了严格的调度管理条例和规程。条例和规程。概述线性规划线性规划是研究在一组线性约束条件

2、下，寻找目标函数的最大值或最小值的是研究在一组线性约束条件下，寻找目标函数的最大值或最小值的问题问题。该模型计算迅速、收敛可靠，便于处理各种约束，但缺点是优化的该模型计算迅速、收敛可靠，便于处理各种约束，但缺点是优化的目标函数的精度低目标函数的精度低。非线性规划非线性规划处理在等式约束和不等式约束条件下优化目标函数，其中等式约束、处理在等式约束和不等式约束条件下优化目标函数，其中等式约束、不等式约束或目标函数至少有一个为非线性函数不等式约束或目标函数至少有一个为非线性函数。精度比较高，但计算量相对较大，解算大规模问题时收敛特性不是精度比较高，但计算量相对较大，解算大规模问题时收敛特性不是很稳定

3、很稳定。可进一步可进一步分为：分为：uu一阶梯度法。包括简化一阶梯度法。包括简化梯度法、改进梯度法、改进的简化梯度法微分注入的简化梯度法微分注入法等。法等。uu二阶二阶梯度法。包括梯度法。包括海森矩阵法、牛顿法、内点法等。海森矩阵法、牛顿法、内点法等。5 5概述动态规划法动态规划法是解决是解决多阶段决策过程多阶段决策过程最优化的一种数学最优化的一种数学方法。方法。要求所求解的问题具有明确的阶段性要求所求解的问题具有明确的阶段性。可以用来较好地求解动态优化调度问题可以用来较好地求解动态优化调度问题。其缺点是对于机组数较多的电力系统计算量太大，必须采用近似方其缺点是对于机组数较多的电力系统计算量太

4、大，必须采用近似方法加以法加以简化。简化。混合整数规划混合整数规划是变量中既有整数又有非整数的数学规划是变量中既有整数又有非整数的数学规划问题问题可分为线性混合整数规划和非线性混合整数规划可分为线性混合整数规划和非线性混合整数规划。从理论上来说，能找到全局最优解。从理论上来说，能找到全局最优解。缺点是：方法使用比较复杂，不直观，对于实际系统，直接使用计缺点是：方法使用比较复杂，不直观，对于实际系统，直接使用计算量太大，必须对问题进行分解算量太大，必须对问题进行分解。常用的方法有分枝定界法、常用的方法有分枝定界法、BendersBenders分解法、广义分解法、广义BendersBenders分

5、解法等。分解法等。6 6主要内容7 73.1 电网调度管理的一般规定下面以我国下面以我国电网调度管理条例电网调度管理条例为例介绍电网调为例介绍电网调度管理的一般规定。度管理的一般规定。电电网网调调度度管管理理条条例例经经19931993年年6 6月月2929日日中中华华人人民民共共和和国国令令第第115115号号发发布布。该该条条例例分分总总则则、调调度度系系统统、调调度度计计划划、调调度度规规则则、奖奖励励与与处处罚罚、并并网网与与调调度度、附附则则8 8章章3333条条，自自19931993年年1111月月1 1日起施行。其主要内容包括：日起施行。其主要内容包括：1.1.调度调度系统系统2

6、.2.调度调度计划计划3.3.调度调度规则规则4.4.调度调度指令指令5.5.并网与调度并网与调度8 81.1.调度调度系统系统调度机构的职权及其调度管辖范围的划分原则，由国务院电力行政调度机构的职权及其调度管辖范围的划分原则，由国务院电力行政主管部门确定主管部门确定。调度。调度机构直接调度的发电厂的划定原则，由国务院机构直接调度的发电厂的划定原则，由国务院电力行政主管部门确定电力行政主管部门确定。调度调度系统包括各级调度机构和电网内的发电厂、变电站的运行值班系统包括各级调度机构和电网内的发电厂、变电站的运行值班单位单位。下级。下级调度机构必须服从上级调度机构的调度。调度机构调度调度机构必须服

7、从上级调度机构的调度。调度机构调度管辖范围内的发电厂、变电站的运行值班单位，必须服从该级调度管辖范围内的发电厂、变电站的运行值班单位，必须服从该级调度机构的调度机构的调度。调度调度机构分为五级：国家调度机构，跨省、自治区、直辖市调度机机构分为五级：国家调度机构，跨省、自治区、直辖市调度机构，省、自治区、直辖市级调度机构，省辖市级调度机构，县级调构，省、自治区、直辖市级调度机构，省辖市级调度机构，县级调度机构度机构。调度调度系统值班人员须经培训、考核并取得合格证书方得上岗。调度系统值班人员须经培训、考核并取得合格证书方得上岗。调度系统值班人员的培训、考核办法由国务院电力行政主管部门制定。系统值班

8、人员的培训、考核办法由国务院电力行政主管部门制定。9 93.1 电网调度管理的一般规定2.2.调度调度计划计划跨省电网管理部门和省级电网管理部门应当编制发电、供电计划，跨省电网管理部门和省级电网管理部门应当编制发电、供电计划，并将发电、供电计划报送国务院电力行政主管部门备案。并将发电、供电计划报送国务院电力行政主管部门备案。调度机构应当编制下达发电、供电调度计划。值班调度人员可以按调度机构应当编制下达发电、供电调度计划。值班调度人员可以按照有关规定，根据电网运行情况，调整日发电、供电调度计划。值照有关规定，根据电网运行情况，调整日发电、供电调度计划。值班调度人员调整日发电、供电调度计划时，必须

9、填写调度值班日志。班调度人员调整日发电、供电调度计划时，必须填写调度值班日志。跨省电网管理部门和省级电网管理部门编制发电、供电计划，调度跨省电网管理部门和省级电网管理部门编制发电、供电计划，调度机构编制发电、供电调度计划时，应当根据国家下达的计划、有关机构编制发电、供电调度计划时，应当根据国家下达的计划、有关的供电协议和并网协议、电网的设备能力，并留有备用容量。对具的供电协议和并网协议、电网的设备能力，并留有备用容量。对具有综合效益的水电厂（站）的水库，应当根据批准的水电厂（站）有综合效益的水电厂（站）的水库，应当根据批准的水电厂（站）的设计文件，并考虑防洪、灌溉、发电、环保、航运等要求，合理

10、的设计文件，并考虑防洪、灌溉、发电、环保、航运等要求，合理运用水库蓄水。运用水库蓄水。跨省电网管理部门和省级电网管理部门需要调整发电、供电计划时，跨省电网管理部门和省级电网管理部门需要调整发电、供电计划时，应当通知有关地方人民政府的有关部门。应当通知有关地方人民政府的有关部门。10103.1 电网调度管理的一般规定3.3.调度调度规则规则调度机构必须执行国家下达的供电计划，不得克扣电力、电量，并调度机构必须执行国家下达的供电计划，不得克扣电力、电量，并保证供电质量。发电厂必须按照调度机构下达的调度计划和规定的保证供电质量。发电厂必须按照调度机构下达的调度计划和规定的电压范围运行，并根据调度指令

11、调整功率和电压。发电、供电设备电压范围运行，并根据调度指令调整功率和电压。发电、供电设备的检修，应当服从调度机构的统一安排。的检修，应当服从调度机构的统一安排。出现紧急情况时，值班调度人员可以调整日发电、供电调度计划，出现紧急情况时，值班调度人员可以调整日发电、供电调度计划，发布限电、调整发电厂功率、开或者停发电机组等指令；可以向本发布限电、调整发电厂功率、开或者停发电机组等指令；可以向本电网内的发电厂、变电站的运行值班单位发布调度指令。电网内的发电厂、变电站的运行值班单位发布调度指令。11113.1 电网调度管理的一般规定3.3.调度调度规则规则省级电网管理部门、省辖市级电网管理部门、县级电

12、网管理部门应省级电网管理部门、省辖市级电网管理部门、县级电网管理部门应当根据本级人民政府的生产调度部门的要求、用户的特点和电网安当根据本级人民政府的生产调度部门的要求、用户的特点和电网安全运行的需要，提出事故及超计划用电的限电序位表，经本级人民全运行的需要，提出事故及超计划用电的限电序位表，经本级人民政府的生产调度部门审核，报本级人民政府批准后，由调度机构执政府的生产调度部门审核，报本级人民政府批准后，由调度机构执行。限电及整个电网调度工作应当逐步实现自动化管理。行。限电及整个电网调度工作应当逐步实现自动化管理。未经值班调度人员许可，任何人不得操作调度机构调度管辖范围内未经值班调度人员许可，任

13、何人不得操作调度机构调度管辖范围内的设备。电网运行遇有危及人身及设备安全的情况时，发电厂、变的设备。电网运行遇有危及人身及设备安全的情况时，发电厂、变电站的运行值班单位的值班人员可以按照有关规定处理，处理后应电站的运行值班单位的值班人员可以按照有关规定处理，处理后应当立即报告有关调度机构的值班人员。当立即报告有关调度机构的值班人员。12123.1 电网调度管理的一般规定4.4.调度调度指令指令值班调度人员必须按照规定发布各种调度指令。在调度系统中，必值班调度人员必须按照规定发布各种调度指令。在调度系统中，必须执行调度指令。调度系统的值班人员认为执行调度指令将危及人须执行调度指令。调度系统的值班

14、人员认为执行调度指令将危及人身及设备安全的，应当立即向发布指令的值班调度人员报告，由其身及设备安全的，应当立即向发布指令的值班调度人员报告，由其决定调度指令的执行或者撤销。决定调度指令的执行或者撤销。电网管理部门的负责人，调度机构的负责人以及发电厂、变电站的电网管理部门的负责人，调度机构的负责人以及发电厂、变电站的负责人，对上级调度机构的值班人员发布的调度指令有不同意见时，负责人，对上级调度机构的值班人员发布的调度指令有不同意见时，可以向上级电网电力行政主管部门或者上级调度机构提出，但是在可以向上级电网电力行政主管部门或者上级调度机构提出，但是在其未作出答复前，调度系统的值班人员必须按照上级调

15、度机构的值其未作出答复前，调度系统的值班人员必须按照上级调度机构的值班人员发布的调度指令执行。班人员发布的调度指令执行。任何单位和个人不得违反条例规定干预调度系统的值班人员发布或任何单位和个人不得违反条例规定干预调度系统的值班人员发布或者执行调度指令；调度系统的值班人员依法执行公务，有权拒绝各者执行调度指令；调度系统的值班人员依法执行公务，有权拒绝各种非法干预。种非法干预。13133.1 电网调度管理的一般规定5.5.并网与并网与调度调度并网并网运行的发电厂或者电网，必须服从调度机构的统一调度运行的发电厂或者电网，必须服从调度机构的统一调度。需要需要并网运行的发电厂与电网之间以及电网与电网之间

16、，应当并网运行的发电厂与电网之间以及电网与电网之间，应当在在 并网并网前根据平等互利、协商一致的原则签订并网协议并严格执行。前根据平等互利、协商一致的原则签订并网协议并严格执行。14143.1 电网调度管理的一般规定主要内容15153.2 优化调度的数学模型本本章章介介绍绍的的优优化化调调度度（机机组组组组合合）数数学学模模型型是是纯纯火火电电系系统统的的数数学学模模型型，该该模模型型也也能能方方便便地地推推广广到水火电混合系统。到水火电混合系统。模模型型暂暂时时只只考考虑虑发发电电燃燃料料成成本本，忽忽略略发发电电维维护护成成本本，约约束束条条件件包包含含系系统统的的负负荷荷约约束束、旋旋转

17、转备备用用约约束束和和每每台台机机组组的的技技术术条条件件约约束束即即输输出出功功率率上上下下限限约约束束、最最小小运运行行和和停停运运时时间间约约束束、加加减减负负荷荷速速度度约约束束、开开机机第第1 1小小时时或或停停机机前前1 1小时的功率约束、能提供的最大旋转备用容量约束。小时的功率约束、能提供的最大旋转备用容量约束。认认为为所所有有发发电电厂厂和和所所有有负负荷荷均均集集中中在在同同一一节节点点，暂暂不不考考虑输电网络。虑输电网络。16163.2.1 3.2.1 目标函数目标函数系系统调统调度期度期间间的的时时段数；段数；系系统统机机组组数；数；机机组组i i在在t t时时的有功功率

18、；的有功功率；机机组组i i在在t t时时的的连续连续开停机开停机时间时间，表示表示连续连续开机开机时间时间，表示表示连续连续停机停机时间时间；机机组组i i在在t t时时的状的状态态，表示开机，表示开机，表示停机；表示停机；机机组组i i在在t t时时的运行的运行费费用；用；机机组组i i有状有状态变态变化化时时，从，从t-1t-1时时段到段到t t时时段的开机段的开机费费用，用，可取可取线线性函数的形式。性函数的形式。1717(3-1)(3-1)3.2 优化调度的数学模型3.2.2 3.2.2 系统约束系统约束负荷约束：负荷约束：1818(3-2)(3-2)式中式中 为系统为系统t t时的

19、总负荷；时的总负荷；旋转备用约束旋转备用约束：(3-3)(3-3)式中式中 为机组为机组i i在在t t时提供的旋转备用；时提供的旋转备用；为系统为系统t t时的旋转备用需时的旋转备用需求。求。3.2 优化调度的数学模型3.2.3 3.2.3 机组约束机组约束发电机组输出功率上下限约束：发电机组输出功率上下限约束：1919(3-4)(3-4)式中式中 、分别表示发电机组分别表示发电机组i i输出功率的上下限。输出功率的上下限。最小运行时间和最小停运时间约束：最小运行时间和最小停运时间约束：(3-5)(3-5)式中式中 、分别为机组分别为机组i i最小运行与停运时间。最小运行与停运时间。3.2

20、优化调度的数学模型3.2.3 3.2.3 机组约束机组约束机组加减负荷速度机组加减负荷速度 (ramp rate)(ramp rate)约束：约束：(8-5)(8-5)2020(3-6)(3-6)式中式中 表示机组表示机组i i每时段可加减负荷的最大值。每时段可加减负荷的最大值。机组开机第机组开机第1 1小时或停机前小时或停机前1 1小时的功率约束：小时的功率约束：(3-7)(3-7)式中式中 为机组为机组i i所能提供的最大旋转备用。所能提供的最大旋转备用。机组旋转备用约束：机组旋转备用约束：(3-8)(3-8)3.2 优化调度的数学模型主要内容21213.3 优化调度的拉格朗日松弛法优优化

21、化调调度度数数学学模模型型是是高高维维数数、非非凸凸、离离散散、非非线线性性的的，可可采采用用第第五五章章介介绍绍的的拉拉格格朗朗日日松松弛弛法法来来求求解。解。拉格朗日松弛法的拉格朗日松弛法的基本思想基本思想：把把全全系系统统的的约约束束如如负负荷荷约约束束、旋旋转转备备用用约约束束等等写写成成目目标函数的惩罚项的形式，即进行松弛。标函数的惩罚项的形式，即进行松弛。本本节节采采用用的的拉拉格格朗朗日日松松弛弛法法的的算算法法框框架架用用次次梯梯度度法法优优化化拉拉格格朗朗日日乘乘子子，用用动动态态规规划划法法求求解解子子问问题题。拉拉格格朗朗日日松松弛弛法法不不但但能能得得到到对对应应于于系

22、系统统负负荷荷需需求求和和旋旋转转备备用用需需求求的的影影子子价价格格，而而且且能能避避免免决决策策变变量量很很多多时时造造成成的的“维维数数灾灾”问问题。题。22223.3 优化调度的拉格朗日松弛法对对于于式式(3-1)(3-8)(3-1)(3-8)的的数数学学模模型型，松松弛弛系系统统约约束束式式(3-2),(3-3)(3-2),(3-3)，形成原问题的拉格朗日问题：形成原问题的拉格朗日问题：2323(3-9)(3-9)式中式中 为与系统为与系统t t时负荷相关的拉格朗日乘子，时负荷相关的拉格朗日乘子，为与系统为与系统t t时旋转时旋转备用相关的拉格朗日乘子，写成向量形式备用相关的拉格朗日

23、乘子，写成向量形式应用对偶理论，形成两层的优化算法。应用对偶理论，形成两层的优化算法。3.3 优化调度的拉格朗日松弛法底层问题用于解决单台机组的优化问题：底层问题用于解决单台机组的优化问题：2424(3-10)(3-10)约束条件为式约束条件为式(3-4)(3-8)(3-4)(3-8)。解底层子问题时，需要用到上层所确定的解底层子问题时，需要用到上层所确定的 、，底层问，底层问题可用动态规划法求解。题可用动态规划法求解。、3.3 优化调度的拉格朗日松弛法上层问题为优化拉格朗日乘子，即解对偶问题：上层问题为优化拉格朗日乘子，即解对偶问题：2525(3-11)(3-11)约束条件为：约束条件为：(

24、3-12)(3-12)式中式中 为问题为问题 对于给定对于给定 、的优化拉格朗日函数值。的优化拉格朗日函数值。解对偶问题时需要用到底层所确定的解对偶问题时需要用到底层所确定的和和本节采用次梯度法求解对偶问题。本节采用次梯度法求解对偶问题。3.3 优化调度的拉格朗日松弛法对任意给定的对任意给定的 、，次梯度分别为，次梯度分别为:2626(3-13)(3-13)(3-14)(3-14)次梯度法即给定次梯度法即给定 、和正的步长序列和正的步长序列 ，通过迭代计算，通过迭代计算序列：序列：对于对于直到找到直到找到 、的最优值。的最优值。3.3 优化调度的拉格朗日松弛法迭迭代代步步长长的的选选取取将将影

25、影响响到到算算法法的的收收敛敛性性，本本章章算算法法选选取取迭迭代步长代步长2727(3-15)(3-15)式中式中 是是 的偏大的估计值，的偏大的估计值，为保证为保证 ，从从0 0到到2 2之间的某个初值之间的某个初值开始，迭代每进行一定的次数即减半，直到开始，迭代每进行一定的次数即减半，直到 足够小。足够小。、即即系系统统负负荷荷和和旋旋转转备备用用的的影影子子价价格格，在在理理想想情情况况下下，其其最最优优值值 、应应分分别别为为系系统统负负荷荷和和旋旋转转备备用用的的边边际际成本。成本。式式(3-10)(3-10)底底层层单单台台机机组组的的子子问问题题和和式式(3-11)(3-11)

26、的的上上层层对对偶偶问问题将交替迭代求解，直到找出最优或次优的对偶解。题将交替迭代求解，直到找出最优或次优的对偶解。主要内容28283.4 最终调度方案的形成如如前前所所述述，由由于于存存在在对对偶偶间间隙隙，对对偶偶问问题题的的最最终终解解对对于于原原问问题题来来说说往往往往是是不不可可行行的的，即即原原问问题题被被松松弛弛的的负负荷荷约约束束和和旋旋转转备备用用约约束束不不能能被被完完全全满满足足，需需要要采采用用启启发发式式方方法法或或优优化化方方法法从从对对偶偶解解形形成成原原问问题的最终解。题的最终解。本章采用的方法分为两个阶段进行：本章采用的方法分为两个阶段进行：首先首先从对偶问题

27、的解形成能满足原从对偶问题的解形成能满足原问题问题 系统系统约束条件的开停机方案，既要约束条件的开停机方案，既要考虑考虑 可行性，又要可行性，又要满足经济上的满足经济上的最优性最优性。在在求得的可行的开停机方案后，将它求得的可行的开停机方案后，将它作作 为为已知条件，进行负荷经济分配，要已知条件，进行负荷经济分配，要考考 虑虑旋转备用和机组加减负荷旋转备用和机组加减负荷速度约束。速度约束。优化优化过程的框图见过程的框图见图图3-13-1。值得值得注意的是注意的是，本，本节介绍的方法也可节介绍的方法也可单独单独作为作为机组组合和动态负荷机组组合和动态负荷经济分配经济分配算法。算法。2929 对偶

28、问题的解对偶问题的解 形成可行的开停机方案形成可行的开停机方案 动态负荷经济分配动态负荷经济分配 电能短期成本分析最终结果电能短期成本分析最终结果 图图 3 3-1 1 从对偶解形成原问题从对偶解形成原问题 最终解最终解 3.4 最终调度方案的形成形成可行的开停机方案形成可行的开停机方案定义系统每小时总容量需求为系统在这一小时的负荷与旋转备用之和。定义系统每小时总容量需求为系统在这一小时的负荷与旋转备用之和。对对于于各各机机组组，某某一一给给定定小小时时的的有有效效旋旋转转容容量量定定义义为为该该机机组组为为满满足足这这一一小小时时系系统统总总容容量量需需求求，该该机机组组所所能能提提供供的的

29、有有效效容容量量。而而某某一一小小时时未未满满足足的的系系统统容容量量需需求求为为系系统统在在这这一一小小时时的的总总容容量量需需求求减减去去该该小小时时所所有有已已开机组提供的有效旋转容量之和。开机组提供的有效旋转容量之和。若若系系统统在在调调度度期期间间内内各各小小时时未未满满足足的的系系统统容容量量需需求求已已知知，则则按按相相对对运运行经济指标的大小来确定下一台将投入的机组。行经济指标的大小来确定下一台将投入的机组。如何定义相对运行经济指标如何定义相对运行经济指标是算法的是算法的关键关键问题。问题。引入符号引入符号 表示第表示第i i台机组的开停机方案，而台机组的开停机方案，而 表示全

30、系统各台机组的开停机方案。以对偶解方案表示全系统各台机组的开停机方案。以对偶解方案作为初始方案，即作为初始方案，即 3030将待选机组的下标的集合记为将待选机组的下标的集合记为 。3.4 最终调度方案的形成一、局部优化过程一、局部优化过程对对 中的每一台机组，按下述规则确定一个临时开停机方案：中的每一台机组，按下述规则确定一个临时开停机方案：在在系系统统容容量量需需求求未未满满足足的的那那些些时时段段，只只要要机机组组约约束束条条件件允允许许，该该机机组组就就要要投投入入，而而整整个个调调度度期期间间内内的的开开停停机机方方案案可可用用特特殊殊的的动动态态规规划划法法或或启发式方法确定。启发式

31、方法确定。按第二章拉格朗日问题的经济模型，式按第二章拉格朗日问题的经济模型，式(3-9)(3-9)拉格朗日问题拉格朗日问题的目标函数可看成系统内发电厂的发电成本与分别以的目标函数可看成系统内发电厂的发电成本与分别以 和和 的价格（即系统边际成本）从外系统购买有功功率和备的价格（即系统边际成本）从外系统购买有功功率和备用的费用之和。用的费用之和。31313.4 最终调度方案的形成当当待待选选机机组组投投入入后后，由由于于系系统统发发电电容容量量增增加加，系系统统的的发发电电成成本本增增加加，即即 增加，而从外系统购买有功功率和备用的费用减少，即增加，而从外系统购买有功功率和备用的费用减少，即 减

32、少，则机组的相对经济指标可定义为减少，则机组的相对经济指标可定义为 显显然然 越越小小越越经经济济。仍仍通通过过求求解解式式(3-10)(3-10)的的子子问问题题来来确确定定单单台台机机组组的的开开停机方案。停机方案。注注意意在在新新机机组组投投入入后后系系统统的的有有功功功功率率和和备备用用的的边边际际成成本本都都是是变变化化的的，但由于原问题解和对偶解之间的对偶间隙常常很小，在计算时始终把但由于原问题解和对偶解之间的对偶间隙常常很小，在计算时始终把 和和 作为系统边际成本。作为系统边际成本。32323.4 最终调度方案的形成二、全局优化过程二、全局优化过程上上述述优优化化过过程程虽虽然然

33、能能找找到到费费用用较较少少而而且且能能满满足足系系统统容容量量需需求求的的开开停停机机方方案案，但但仍仍然然是是一一个个局局部部优优化化的的过过程程，即即在在优优化化过过程程的的每每一一步步，都都只只考考虑虑了了当当前前相相对对经经济济指指标标 最最小小的的机组，但当前机组，但当前 最小的机组对全局来说不一定是最优的。最小的机组对全局来说不一定是最优的。例例如如，在在优优化化过过程程的的某某一一步步，最最小小的的机机组组i i只只能能提提供供比比较较小小的的有有效效旋旋转转容容量量，设设它它的的发发电电成成本本增增量量为为 ，这这台台机机组组投投入入后后，为为满满足足系系统统容容量量需求，还

34、需投入另一台发电成本增量为需求，还需投入另一台发电成本增量为 机组机组j j，使总的发电成本增量，使总的发电成本增量 较较大大，假假如如投投入入 较较大大但但有有效效旋旋转转容容量量较较大大的的另另一一台台机机组组k k，这这台台机机组组投投入入后后，系系统统容容量量需需求求即即能能满满足足，则则发发电电成成本本增增量量只只为为该该机机组组的的发发电电成本增量，设为成本增量，设为 ，由于往往，由于往往 ，所以在优化过程的某一步，所以在优化过程的某一步 最小的机组并非全局最优的。最小的机组并非全局最优的。33333.4 最终调度方案的形成二、全局优化过程二、全局优化过程为了解决上述的这个问题，采

35、用较为复杂的全局优化过程。为了解决上述的这个问题，采用较为复杂的全局优化过程。全局优化过程全局优化过程是在简单优化过程的基础上发展而成的。是在简单优化过程的基础上发展而成的。在在优优化化过过程程的的每每一一步步，不不是是直直接接通通过过比比较较相相对对经经济济指指标标而而选选择择机机组组，而而是是对对 中中的的每每一一台台机机组组，在在确确定定临临时时开开停停机机方方案案后后，计计算算这这台台机机组组投投入入后后的的系系统统未未满满足足的的容容量量需需求求，然然后后进进行行上上述述局局部部优优化化过过程程，直直到到系系统统容容量量需需求求完完全全能能够够满足。满足。34343.4 最终调度方案

36、的形成动态负荷经济分配动态负荷经济分配在在形形成成可可行行的的开开停停机机方方案案以以后后，就就要要确确定定各各机机组组在在调调度度期期间间各各时时段段的的输输出出功功率率，并并分分配配旋旋转转备备用用，还还要要考考虑虑机机组组加加减减负负荷荷速速度度约约束束，因因此此需需采采用用考考虑虑旋旋转转备备用用的的动动态态负负荷荷经经济分配算法。济分配算法。3535主要内容36363.5 考虑旋转备用的负荷经济分配3.5.1 3.5.1 考虑旋转备用的静态负荷经济分配考虑旋转备用的静态负荷经济分配首首先先不不考考虑虑机机组组加加减减负负荷荷速速度度约约束束，在在一一个个时时段段内内进进行行负负荷荷经

37、经济济分分配配，即即静静态态负负荷荷经经济济分分配配，但但要要考考虑虑系系统统的的旋旋转转备用要求，忽略网损。数学模型如下：备用要求，忽略网损。数学模型如下：目标函数目标函数3737(3-16)(3-16)式中式中 表示机组表示机组i i在所考虑时段的有功功率，其它各符号意义同式在所考虑时段的有功功率，其它各符号意义同式(3-1)(3-1)。约束条件约束条件系统负荷约束系统负荷约束(3-17)(3-17)式中式中 为系统在所考虑时段的总负荷；为系统在所考虑时段的总负荷；3.5 考虑旋转备用的负荷经济分配式式中中 为为机机组组i i在在所所考考虑虑时时段段提提供供的的旋旋转转备备用用；为为系系统

38、统在在所所考考虑虑时时段段的的旋转备用需求。旋转备用需求。3838(3-18)(3-18)(3-19)(3-19)机组输出功率上限约束机组输出功率上限约束式中式中 为机组为机组i i输出功率的上限。输出功率的上限。机组输出功率下限约束机组输出功率下限约束(3-20)(3-20)式中式中 为机组为机组i i输出功率的下限。输出功率的下限。机组旋转备用约束机组旋转备用约束式中式中 为机组为机组i i所能提供的最大旋转备用。所能提供的最大旋转备用。(3-21)(3-21)系统旋转备用约束系统旋转备用约束3.5 考虑旋转备用的负荷经济分配 首首先先进进行行常常规规的的负负荷荷经经济济分分配配计计算算（

39、即即不不考考虑虑旋旋转转备备用用的的负负荷荷经经济济分分配配计计算算），如如按按等等煤煤耗耗微微增增率率原原则则进进行行负负荷荷经经济济分分配配。用用 表表示示机机组组i i所所分分担担的的有有功功功功率率。则则所所有机组可分为两类。有机组可分为两类。1.1.输输出出功功率率相相对对容容量量较较小小的的机机组组。这这类类机机组组所所分分担担的的有有功功功功率率相相对对其自身容量来说较小，设下标的集合其自身容量来说较小，设下标的集合为为A A，即即3939因因此此所所提提供供的的旋旋转转备备用用 。这这类类机机组组的的输输出出功功率率可可增增加加到到转转折折点点值值（）而而不不影影响响旋旋转转备

40、备用用。因因此此对对A A中中的的所所有有机机组组，总总共共可可增增加加输输出功率出功率 而不影响旋转备用。而不影响旋转备用。3.5 考虑旋转备用的负荷经济分配2.2.输输出出功功率率相相对对容容量量较较大大的的机机组组。设设这这类类机机组组的的下下标标的的集集合合为为B B，它它们所分担的有功功率超过了转折点值，即们所分担的有功功率超过了转折点值，即 4040因此所提供的旋转备用为因此所提供的旋转备用为这类机组的输出功率可减小到转折点值（这类机组的输出功率可减小到转折点值（），从而提供更多的旋），从而提供更多的旋转备用。对转备用。对 B B中的所有机组，总共可以减小输出功率中的所有机组，总共

41、可以减小输出功率从而增加同样多的旋转备用。从而增加同样多的旋转备用。设两类机组提供的总旋转备用为设两类机组提供的总旋转备用为 ，则从常规负荷经济分配计算的，则从常规负荷经济分配计算的结果可得结果可得设旋转备用缺额为设旋转备用缺额为 ，则，则3.5 考虑旋转备用的负荷经济分配计算结果可能有三种情况：计算结果可能有三种情况：（1 1）常规负荷经济分配能满足系统旋转备用需求，即）常规负荷经济分配能满足系统旋转备用需求，即 ，在这种，在这种 情况下常规负荷经济分配计算结果即问题的最优解。情况下常规负荷经济分配计算结果即问题的最优解。（2 2）系统旋转备用需求不能满足。即常规负荷经济分配不能满足旋转）系

42、统旋转备用需求不能满足。即常规负荷经济分配不能满足旋转 备用需求，而且或者是第一类机组可增加的输出功率不能补足旋转备备用需求，而且或者是第一类机组可增加的输出功率不能补足旋转备 用缺额，或者是第二类机组可减少的输出功率不能补足旋转备用缺额。用缺额，或者是第二类机组可减少的输出功率不能补足旋转备用缺额。即即 。为满足系统负荷需求并且提供尽可能多的旋转备用，即使我们不为满足系统负荷需求并且提供尽可能多的旋转备用，即使我们不 能完全满足旋转备用需求，也必须将能完全满足旋转备用需求，也必须将B B中机组的输出功率转移到中机组的输出功率转移到A A中中 机组。转移的量为机组。转移的量为 和和 中的较小值

43、，在这种情况下设中的较小值，在这种情况下设 然后按（然后按（3 3）中的方法进行计算。）中的方法进行计算。41413.5 考虑旋转备用的负荷经济分配（3 3）系系统统旋旋转转备备用用需需求求可可通通过过将将 的的有有功功功功率率从从B B中中的的机机组组转转移移到到A A中中的的机机组组而而获获得得。即即 。现现在在的的问问题题是是如如何何在在机组间分配这些功率，可通过以下的方法解决。机组间分配这些功率，可通过以下的方法解决。4242第一步第一步第一步第一步在常规负荷经济分配计算结果的基础上在在常规负荷经济分配计算结果的基础上在A A中的机组间分配功中的机组间分配功率增量率增量 。通过以下的步

44、骤完成。通过以下的步骤完成。1)不考虑B中的机组，只对A中的机组进行负荷经济分配。2)计算要分配的总负荷，即在A中机组常规负荷经济分配的总负荷的 基础上加上 的负荷增量。3)设定新的机组输出功率上下限 ,4)用新的约束条件进行常规负荷经济分配3.5 考虑旋转备用的负荷经济分配第二步第二步第二步第二步 在常规负荷经济分配计算结果的基础上对在常规负荷经济分配计算结果的基础上对B B中的机组减少总中的机组减少总 输出功率输出功率 。通过以下步骤完成。通过以下步骤完成。43431)不考虑A中的机组，只对B中的机组进行负荷经济分配。2)计算要分配的总负荷，即在B中机组常规负荷经济分配的总负荷的基 础上减

45、去 的负荷。3)设定新的机组输出功率上下限 ，4)用新的约束条件进行常规负荷经济分配注意 因此最终结果满足系统负荷约束式(8-17)。3.5 考虑旋转备用的负荷经济分配3.5.2 3.5.2 考虑旋转备用的动态负荷经济分配考虑旋转备用的动态负荷经济分配以以上上静静态态负负荷荷经经济济分分配配算算法法考考虑虑的的是是一一个个时时段段的的负负荷荷经经济济分分配配，要要考考虑虑整整个个调调度度期期间间内内的的负负荷荷经经济济分分配配，最最关关键键的的是是(3-6)(3-6)式式的的机机组组加加减减负负荷荷速速度度约约束束，它它是是各各时时段段机机组组功功率率的的耦耦合合约约束束。整整个个调调度度期期

46、间间的的动动态态负负荷荷经经济济分分配配数数学学模模型型如下。如下。目标函数目标函数4444(3-22)(3-22)约束条件约束条件系统负荷约束系统负荷约束(3-23)(3-23)3.5 考虑旋转备用的负荷经济分配4545(3-24)(3-24)(3-25)(3-25)机组输出功率上限约束机组输出功率上限约束机组输出功率下限约束机组输出功率下限约束(3-26)(3-26)机组旋转备用约束机组旋转备用约束(3-27)(3-27)旋转备用约束旋转备用约束机组加减负荷速度约束机组加减负荷速度约束(3-28)(3-28)各符号意义同各符号意义同3.23.2节的数学模型节的数学模型。3.5 考虑旋转备用

47、的负荷经济分配 与式与式(3-16)(3-21)(3-16)(3-21)静态负荷经济分配的数学模型相比，可看出动态静态负荷经济分配的数学模型相比，可看出动态负荷经济分配就是在调度期间内各时段的静态负荷经济分配的基础上，负荷经济分配就是在调度期间内各时段的静态负荷经济分配的基础上，增加了式增加了式(3-28)(3-28)的机组加减负荷速度约束，因此考虑用某种方法解除式的机组加减负荷速度约束，因此考虑用某种方法解除式(3-28)(3-28)所形成的各时段机组功率之间的耦合，就可分为所形成的各时段机组功率之间的耦合，就可分为T T个静态负荷经个静态负荷经济分配问题分别求解。济分配问题分别求解。一种简单的方法是去掉约束条件式一种简单的方法是去掉约束条件式(3-28)(3-28)，而把式，而把式(3-25)(3-25)和式和式(3-26)(3-26)的约束条件分别用下面两式来代替。的约束条件分别用下面两式来代替。式中式中 为机组为机组i i在在 时段负荷经济分配的功率。显然，这种方法只能时段负荷经济分配的功率。显然，这种方法只能得到次优解，根据实际问题的需要，可以采用更复杂和更精确的方法得到次优解，根据实际问题的需要，可以采用更复杂和更精确的方法4646(3-29)(3-29)(3-30)(3-30)