基于改进多目标布谷鸟搜索算法的热电联产机组负荷优化分配方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113962419A(43)申请公布日2022.01.21(21)申请号202010702102.3(22)申请日2020.07.20(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人李蔚卫治廷陈坚红盛德仁吴懿范吴恺逾(74)专利代理机构杭州中成专利事务所有限公司33212代理人朱莹莹(51)Int.Cl.G06Q10/04(2012.01)G06Q10/06(2012.01)G06Q50/06(2012.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称基于改进多目标布谷鸟搜索算法的热电联产机组负荷优化分配方法(57)摘要本发明属于电力系统领域，涉及一种基于改进多目标布谷鸟搜索算法的热电联产机组负荷优化分配方法。本发明针对母管制热电联产机组，建立了考虑调峰收入的运行收益最大化与污染物排放最小化的目标函数模型，并考虑该问题的决策变量维数为nt+mt维，实际应用中该优化问题的维度基本在100维以上，属于高维多目标优化问题，故采取改进多目标布谷鸟搜索算法进行优化，解的收敛速度快，并具有良好的多样性，可以得到热电联产机组运行收益与污染物排放相互平衡的最佳方案。CN113962419ACN113962419A权利要求书1/3页1.一种基于改进多目标布谷鸟搜索算法的热电联产机组负荷优化分配方法，包括以下步骤：步骤一：获取热电联产机组运行数据，与热电相关价格和政策数据；步骤二：建立综合考虑运行收益和污染物排放的多目标负荷优化分配模型，所述优化负荷优化分配模型的运行收益目标函数为：maxCt＝Ch+Cg+Cc-C其中，Ct为机组在调峰周期T时间内运行总收益，元/T；Ch为机组在调峰周期T时间内供热总收入，元/T；Cg为机组在调峰周期T时间内发电总收入，元/T；Cc为机组在调峰周期T时间内的调峰补偿收入，元/T；C为机组在调峰周期T时间内的运行成本，元/T；其中，机组在调峰周期T时间内的供热收入Ch的计算公式为：Ch＝Dh×T×ch其中，Dh为供热总流量，t/h；ch为供热的单价，元/t；机组在调峰周期T时间内的发电收入Cg的计算公式为：Cg＝Pp×Tp×cgp+P×(T-Tp)×cg其中，Pp为调峰期间的平均发电功率，MW；Tp为调峰时长，h；cgp为调峰时期的电价，元/(kW·h)；P为非调峰时期的平均发电功率，MW；cg为非调峰时期的电价，元/(kW·h)。机组在调峰周期T时间内的调峰补偿收入Cc的计算公式为：其中，Pei为第i台汽轮机的额定功率，MW；Amin,i为政策规定的第i档补贴负荷率下限，％；Ai为第i台汽轮机负荷率，％；Ci为补贴电价总档位；m为汽轮机台数。机组在调峰周期T时间内的机组运行成本C的计算公式为：其中，Uit为第i台汽轮机在第t时段的运行状态，Uit＝1表示汽轮机运行，Uit＝0表示停机；Pit为第i台汽轮机在第t时段的功率，MW；Git为第i台锅炉在第t时段的主汽流量，t/h；C(Pit,Git)为第i台汽轮机在第t时段热电负荷状态下的运行成本，元/t；n为锅炉台数；m为汽轮机台数；T表示共可分为T个单位时段；Mi表示第i台汽轮机的启动煤耗量，吨煤；cc为单位煤价，元/吨煤；所述负荷优化分配模型的污染物排放最优目标函数为：3其中：L(Git)为第j台锅炉在t时段的污染物排放量，mg/m；所述优化负荷分配模型中的约束条件包括功率平衡约束、机组容量约束、机组功率约束、供热平衡约束、锅炉容量约束、机组的最大最小供热负荷约束，具体包括：建立汽轮机容量约束条件为：2CN113962419A权利要求书2/3页其中，为第i台汽轮机允许最小进汽流量，t/h；为第i台汽轮机允许最大进汽流量，t/h；建立汽轮机功率约束条件为：其中，为第i台汽轮机最小发电功率，MW；为第i台汽轮机最大发电功率，MW。建立供热平衡约束条件为：其中，Dpi为第i台汽轮机供热抽汽流量，t/h；Dh为供热总流量，t/h。建立锅炉容量约束条件为：其中，为第i台锅炉最小产汽流量，t/h；为第i台锅炉最大产汽流量，t/h。建立汽轮机爬坡速率约束：|ΔPi|÷ti≤vi其中，ti为第i台汽轮机功率调节时间，min；ΔPi为第i台汽轮机在ti时间内的功率变化量，MW；vi为第i台汽轮机的最大爬坡速率，MW/min；步骤三，使用改进多目标布谷鸟搜索算法(IMOCS)对建立的负荷优化模型进行求解，以获得Pareto最优解集；IMOCS融合了非支配排序遗传算法与带精英策略的非支配排序遗传算法的非支配排序方法与拥挤度距离计算方法，并且动态调整步长变量α，在迭代初期α较大促进全局搜索，迭代后期α逐渐缩小利于局部搜索，使函数尽快收敛；相较于传统的MOCS改进后算