本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)調(diào)度，尤其涉及一種智能動態(tài)電力調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電力系統(tǒng)調(diào)度自電力工業(yè)發(fā)展初期便已存在，其發(fā)展伴隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大、結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜以及用戶對電能質(zhì)量和供電可靠性要求的持續(xù)提高；早期的電力系統(tǒng)規(guī)模較小，調(diào)度工作主要依靠人工經(jīng)驗進(jìn)行，通過電話等通信手段收集各發(fā)電單元和負(fù)荷節(jié)點的信息，然后調(diào)度員根據(jù)經(jīng)驗下達(dá)發(fā)電指令；

2、隨著智能電網(wǎng)概念的提出，電力系統(tǒng)調(diào)度朝著智能化方向發(fā)展；智能電網(wǎng)強調(diào)利用先進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)等，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的高度自動化、信息化和互動化；在這個階段，分布式能源資源(如太陽能、風(fēng)能發(fā)電等)大量接入電網(wǎng)，電力市場也逐漸開放，這給電力系統(tǒng)調(diào)度帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇；

3、然而現(xiàn)有許多電力調(diào)度優(yōu)化方法往往側(cè)重于單一目標(biāo)的優(yōu)化，如僅關(guān)注發(fā)電成本最低或系統(tǒng)穩(wěn)定性最高；然而，在實際的電力系統(tǒng)運行中，發(fā)電成本、輸電損耗、系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量等多個目標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)且相互影響的；例如，過度追求降低發(fā)電成本可能會導(dǎo)致發(fā)電單元運行在低效區(qū)間，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；而單純強調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定性可能會增加不必要的運行成本，忽視電能質(zhì)量的優(yōu)化；

4、在發(fā)電成本計算方面，現(xiàn)有技術(shù)對不同類型發(fā)電單元成本函數(shù)的構(gòu)建不夠精確；對于一些新型發(fā)電技術(shù)，如儲能參與發(fā)電的成本模型考慮不周全；在系統(tǒng)穩(wěn)定性分析中，對復(fù)雜電力系統(tǒng)動態(tài)特性的建模不夠準(zhǔn)確，特別是在面對大規(guī)模分布式能源接入和電力電子設(shè)備廣泛應(yīng)用的情況下，傳統(tǒng)的穩(wěn)定性分析模型難以準(zhǔn)確反映系統(tǒng)的實際動態(tài)行為；

5、同時，電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)是動態(tài)變化的，負(fù)荷需求、發(fā)電單元可用性、可再生能源出力等因素時刻在變動；現(xiàn)有調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)大多缺乏對這種動態(tài)變化的快速適應(yīng)能力，不能及時根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)的變化調(diào)整發(fā)電功率分配方案，導(dǎo)致系統(tǒng)運行效率降低，甚至可能影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；

6、因此，本領(lǐng)域亟需一種智能動態(tài)電力調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，用以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種智能動態(tài)電力調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，通過構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，采用精確的目標(biāo)函數(shù)模型，并結(jié)合高效的優(yōu)化算法和動態(tài)適應(yīng)機制，實現(xiàn)電力系統(tǒng)發(fā)電功率的智能動態(tài)優(yōu)化調(diào)度，提高電力系統(tǒng)的綜合運行性能。

2、本發(fā)明提供一種智能動態(tài)電力調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，包括：

3、數(shù)據(jù)采集模塊，其用于采集電力系統(tǒng)運行的各類數(shù)據(jù)信息，包括發(fā)電單元的運行參數(shù)、電能質(zhì)量信息、輸電線路參數(shù)信息；

4、目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建模塊，其與所述數(shù)據(jù)采集模塊連接，用于依據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息構(gòu)建發(fā)電成本目標(biāo)函數(shù)、輸電損耗目標(biāo)函數(shù)、系統(tǒng)穩(wěn)定性目標(biāo)函數(shù)和電能質(zhì)量目標(biāo)函數(shù)；

5、優(yōu)化計算模塊，其與所述目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建模塊連接，用于結(jié)合各目標(biāo)函數(shù)以及預(yù)設(shè)的約束條件進(jìn)行迭代計算，確定最優(yōu)發(fā)電功率分配方案；

6、調(diào)度執(zhí)行模塊，其與所述優(yōu)化計算模塊連接，基于最優(yōu)發(fā)電功率分配方案對發(fā)電單元進(jìn)行功率調(diào)度控制。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能動態(tài)電力調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：

8、發(fā)電采集單元，其用于獲取發(fā)電單元數(shù)量，各發(fā)電單元的發(fā)電功率、燃料消耗數(shù)據(jù)、運維數(shù)據(jù)、啟停狀態(tài)數(shù)據(jù)；

9、質(zhì)量采集單元，其用于預(yù)先設(shè)定若干個測點，實時獲取各測定采集到的電壓幅值、頻率、電流幅值參數(shù)；

10、運行狀態(tài)采集單元，其用于獲取各發(fā)電單元的轉(zhuǎn)子角度、角速度、電壓幅值、無功功率參數(shù)；

11、輸電采集單元，其用于獲取輸電線路的數(shù)量，各輸電線路的傳輸功率以及線路阻抗數(shù)據(jù)。

12、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能動態(tài)電力調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，所述目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建模塊包括：

13、發(fā)電成本函數(shù)構(gòu)建單元，其與所述發(fā)電采集單元連接，基于采集的發(fā)電數(shù)據(jù)建立發(fā)電成本函數(shù)模型；所述發(fā)電成本函數(shù)模型為：

14、

15、其中，ctotal為發(fā)電成本；n為發(fā)電單元總數(shù)；pg,i為第i個發(fā)電單元的發(fā)電功率；cf,i(pg,i)為第i個發(fā)電單元的燃料成本；com,i(pg,i)為第i個發(fā)電單元的運維成本；csu,i為第i個發(fā)電單元的啟動成本，csd,i為第i個發(fā)電單元的停機成本；δi代表第i個發(fā)電單元的啟停狀態(tài)，當(dāng)δi＝1時表示啟動，δi＝0時表示停機；

16、輸電損耗函數(shù)構(gòu)建單元，其與所述輸電采集單元連接，基于采集的輸電線路參數(shù)信息建立輸電損耗函數(shù)模型；所述輸電損耗函數(shù)模型為：

17、

18、其中，ploss為輸電損耗；m為輸電線路總數(shù)；rj和xj分別為第j條輸電線路的電阻和阻抗；pj和qj分別為第j條輸電線路上的有功功率和無功功率流；vj為第j條輸電線路的電壓幅值；

19、系統(tǒng)穩(wěn)定性函數(shù)構(gòu)建單元，其與所述運行狀態(tài)采集單元連接，基于采集的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)穩(wěn)定性函數(shù)模型；所述系統(tǒng)穩(wěn)定性函數(shù)模型為：

20、λmin＝mink[re(λk)]

21、其中，λmin為系統(tǒng)穩(wěn)定系數(shù)；λk為電力系統(tǒng)狀態(tài)矩陣的第k個特征值，re代表其實部；mink代表最小化計算；通過最小化最小實部特征值，確保電力系統(tǒng)具有足夠的小信號穩(wěn)定性裕度，能夠抵御小擾動而保持穩(wěn)定運行；

22、其中所述電力系統(tǒng)狀態(tài)矩陣的獲取方式和特征值確定方式為：

23、將定義轉(zhuǎn)子角度、角速度、電壓幅值、無功功率參數(shù)為狀態(tài)變量，經(jīng)過線性化分析，得到狀態(tài)矩陣；采用數(shù)值計算軟件中的特征值求解函數(shù)對狀態(tài)矩陣進(jìn)行求解，確定各特征值λfk；取實部最小的特征值的實部作為系統(tǒng)穩(wěn)定系數(shù)λmin；

24、電能質(zhì)量函數(shù)構(gòu)建單元，其與所述質(zhì)量采集單元連接，基于采集的電能質(zhì)量信息建立電能質(zhì)量函數(shù)模型；所述電能質(zhì)量函數(shù)模型為：

25、

26、其中，qqua為電能質(zhì)量；p為測點總數(shù)；vl和vrated,l分別為第l個測點的實際電壓幅值和額定電壓幅值；fl和frated分別為第l個測點的實際頻率和額定頻率；ih,l為第l個測點的h次諧波電流幅值；αl、βl、γh,l為分別對應(yīng)電壓偏差、頻率偏差和諧波含量的權(quán)重系數(shù)，根據(jù)電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)預(yù)先設(shè)定。

27、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能動態(tài)電力調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，所述第i個發(fā)電單元的燃料成本cf,i(pg,i)表示為：

28、cf,i(pg,i)＝ai(pg,i)2+bipg,i+ci

29、其中，系數(shù)ai取決于蒸汽輪機的熱循環(huán)效率曲線的二次項系數(shù)，熱效率越低，系數(shù)ai相對越大；系數(shù)bi與燃料的消耗速率和發(fā)電功率的線性關(guān)系有關(guān)，用于體現(xiàn)在一定發(fā)電功率范圍內(nèi)，每增加單位發(fā)電功率所需的額外燃料成本；系數(shù)ci代表固定成本項，包括基礎(chǔ)的燃料處理成本。

30、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能動態(tài)電力調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，所述第i個發(fā)電單元的運維成本com,i(pg,i)表示為：

31、com,i(pg,i)＝dipg,i+ei

32、其中，系數(shù)di與設(shè)備的磨損程度和發(fā)電功率相關(guān)關(guān)，發(fā)電功率越高，設(shè)備的磨損越大，需要的維護(hù)成本也就越高，其用于體現(xiàn)該線性關(guān)系；系數(shù)ei為固定運維成本，包括設(shè)備的定期檢查、保養(yǎng)費用，不隨發(fā)電功率的變化而變化。

33、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能動態(tài)電力調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，所述優(yōu)化計算模塊包括：

34、目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)構(gòu)建單元，其用于融合發(fā)電成本、輸電損耗、系統(tǒng)穩(wěn)定系數(shù)、電能質(zhì)量構(gòu)建目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)模型，所述目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)模型為：

35、f＝ω1ctotal+ω2ploss+ω3λmin+ω4qqua

36、其中，f為目標(biāo)函數(shù)值，ω1、ω2、ω3、ω4分別代表發(fā)電成本權(quán)重、輸電損耗權(quán)重、系統(tǒng)穩(wěn)定權(quán)重、電能質(zhì)量權(quán)重，基于側(cè)重情況預(yù)先設(shè)定，且ω1+ω2+ω3+ω4＝1；

37、粒子尋優(yōu)單元，其基于粒子群優(yōu)化算法尋找最小的目標(biāo)函數(shù)值，定義最小目標(biāo)函數(shù)值為理想目標(biāo)，定義該值所屬的全局最優(yōu)位置對應(yīng)的發(fā)電功率分配方案為最優(yōu)發(fā)電功率分配方案。

38、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能動態(tài)電力調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，所述粒子尋優(yōu)單元的尋優(yōu)過程包括：

39、定義n個發(fā)電單元的情況下，每個粒子的位置向量表示第i個粒子對應(yīng)的發(fā)電功率分配方案，其中是第i個粒子中第j個發(fā)電單元的發(fā)電功率；

40、定義粒子的速度向量用于更新粒子的位置，速度更新公式為：

41、

42、其中，ω是慣性權(quán)重，用于平衡粒子的全局搜索和局部搜索能力；c1和c2是學(xué)習(xí)因子，通常c1＝c2＝2；r1和r2是在區(qū)間0-1內(nèi)均勻分布的隨機數(shù)；是第i個粒子所經(jīng)歷的最佳位置中第j個發(fā)電單元的發(fā)電功率；是整個粒子群所經(jīng)歷的最佳位置中第j個發(fā)電單元的發(fā)電功率；

43、根據(jù)更新后的速度更新粒子的位置，公式為在更新過程中，需要檢查是否滿足約束條件，如果不滿足則對粒子位置進(jìn)行修正；

44、初始化粒子群，包括粒子的位置和速度；然后，對于每個粒子，根據(jù)其位置計算目標(biāo)函數(shù)值f；

45、更新每個粒子的個體最優(yōu)位置和整個粒子群的全局最優(yōu)位置

46、重復(fù)速度和位置更新步驟，直到滿足停止準(zhǔn)則，所述停止準(zhǔn)則包括達(dá)到最大迭代次數(shù)或目標(biāo)函數(shù)值f收斂；

47、最終，定義全局最優(yōu)位置對應(yīng)的發(fā)電功率分配方案為最優(yōu)發(fā)電功率分配方案。

48、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能動態(tài)電力調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，所述預(yù)設(shè)的約束條件為發(fā)電單元出力約束，即當(dāng)不滿足約束條件時，將其修正為邊界值。

49、根據(jù)本發(fā)明提供的一種智能動態(tài)電力調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)，所述調(diào)度執(zhí)行模塊包括：

50、發(fā)電功率分配單元，其與所述粒子尋優(yōu)單元連接，用于接收最優(yōu)發(fā)電功率分配方案，并生成對應(yīng)的發(fā)電功率分配指令；

51、執(zhí)行控制單元，其用于接收發(fā)電功率分配指令，控制各發(fā)電單元的發(fā)電功率輸出。

52、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果在于：

53、本技術(shù)同時考慮發(fā)電成本、輸電損耗、系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量四個關(guān)鍵目標(biāo)，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)；通過合理設(shè)置權(quán)重系數(shù)，能夠在不同運行場景下靈活調(diào)整各目標(biāo)的優(yōu)先級，實現(xiàn)各目標(biāo)之間的有效平衡；例如，在電力系統(tǒng)負(fù)荷高峰期，可適當(dāng)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的權(quán)重，確保系統(tǒng)可靠供電；在負(fù)荷低谷期，則可側(cè)重于降低發(fā)電成本和輸電損耗，提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟性；這種多目標(biāo)綜合優(yōu)化的方式克服了現(xiàn)有技術(shù)目標(biāo)單一的局限性，顯著提升了電力系統(tǒng)的整體性能；

54、在發(fā)電成本目標(biāo)函數(shù)中，考慮了不同類型發(fā)電單元(如火電、水電、風(fēng)電等)的燃料成本、運維成本、啟動成本和停機成本，并根據(jù)其物理特性建立精確的函數(shù)模型；對于輸電損耗目標(biāo)函數(shù)，準(zhǔn)確考慮了線路電阻、阻抗以及有功和無功功率流等因素對損耗的影響；系統(tǒng)穩(wěn)定性目標(biāo)函數(shù)通過精確分析電力系統(tǒng)狀態(tài)矩陣的特征值，確保系統(tǒng)具有足夠的小信號穩(wěn)定性裕度；電能質(zhì)量目標(biāo)函數(shù)全面涵蓋了電壓偏差、頻率偏差和諧波含量等關(guān)鍵指標(biāo)；這些精確的目標(biāo)函數(shù)模型能夠更準(zhǔn)確地反映電力系統(tǒng)的實際運行情況，從而提高優(yōu)化計算的準(zhǔn)確性，為系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度提供更可靠的依據(jù)，相比現(xiàn)有技術(shù)中模型不夠精確的情況有顯著改進(jìn)；

55、采用粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行發(fā)電功率分配方案的尋優(yōu)計算；該算法通過定義粒子的位置和速度向量，利用速度更新公式和位置更新公式進(jìn)行迭代計算，能夠有效地在復(fù)雜的解空間中搜索最優(yōu)解；與傳統(tǒng)優(yōu)化算法相比，粒子群優(yōu)化算法具有更好的全局搜索能力，不易陷入局部最優(yōu)解；同時，通過合理設(shè)置慣性權(quán)重和學(xué)習(xí)因子等參數(shù)，可以加快算法的收斂速度，提高計算效率，滿足電力系統(tǒng)實時調(diào)度的需求；這解決了現(xiàn)有技術(shù)中優(yōu)化算法存在的計算效率低、易陷入局部最優(yōu)等問題，能夠更快速、準(zhǔn)確地找到最優(yōu)發(fā)電功率分配方案；

56、本技術(shù)具備良好的動態(tài)適應(yīng)性，能夠?qū)崟r響應(yīng)電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的變化；無論是負(fù)荷需求的突然波動、發(fā)電單元的故障或啟停，還是可再生能源出力的變化，系統(tǒng)都能迅速做出反應(yīng)，確保電力系統(tǒng)始終在最優(yōu)狀態(tài)下運行；這種動態(tài)適應(yīng)性克服了現(xiàn)有技術(shù)缺乏動態(tài)調(diào)整能力的缺陷，有效保障了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟性，提高了系統(tǒng)對復(fù)雜多變運行環(huán)境的適應(yīng)能力。

57、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

58、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。