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毕业设计（论文）
开题报告
题目 基于等微增率电力系统负荷分配程序设计
学生姓名 张 文 娟 学号 2008105421
专业 电气工程及其自动化 班级 20081096
指导教师 杨 力 森
评阅教师
完成日期 2012 年 1月 10日
基于等微增率的电力系统负荷分配程序设计
学 生：张文娟
指导教师：杨力森
（三峡大学 电气与新能源学院）
1课题来源
本课题为基于等微增率的电力系统负荷分配程序设计的课题，，属于电力系统分析的范畴，来源于杨力森老师所给的毕业设计选题。
2 研究目的及意义
2.1分析其它电力系统负荷不同分配方法的不足
电力系统经济负荷分配是指在满足系统运行约束条件的基础上最小化发电成本,是电力系统中一类典型的优化问题。由于电力系统本质上具有高维、非线性、约束条件多的特点,因此计算较为复杂。机组负荷最优分配和优化组合在国内经过了长期的研究和广泛的应用,出现了很多有价值的方法。但这些方法都有这样那样的缺点,如,优先顺序法一般不考虑机组的启停耗量,计算量小但不能保证获得最优解;动态规划法用于机组的最优组合可以考虑机组的启停耗量,但当机组数目很多时,组合的状态数将很多,导致计算量太大而无法使用
这些经典的经济调度在决定全系统的总有功负荷和损耗在发电机之间的经济分配时，只计及发电机组有功出力的限制，而不考虑其他安全约束及电压要求，其目标是使全系统的总燃料消耗量（或总费用）最少。
2.2探讨基于等微增率准则的负荷分配方法的优点
而基于等微增率准则（各机组间煤耗微增率相等的准则）则能在一定程度上减弱甚至避免这些问题造成的不利影响，故它普遍适用于耗量特性为凸函数的火电厂内发电机组间负荷的经济分配问题。同时也适用于具有类似模型（指目标函数及约束问题）的其他优化问题（凸规划问题）。另外，对于较小的电力系统，当发电机组虽不在同一发电厂但在电气上相距很近时，也可忽略网损作为与分配方案无关的常数而近似运用等微增率原理进行电力系统的负荷分配。
2.3课题研究的意义
基于等微增率的电力系统负荷分配研究意义在于：在供应同大小负荷有功功率的前提下，单位时间内的能源消耗最少。这对于电力系统的发展有着革命性的意义。但在负荷分配区间内所有发电机组的耗量微增率必须是单调递增的，换句话说，耗量特征曲线都是下凹的，因而等微增率准则在机组负荷分配应用中具有明显的局限性。不加验证地采用等微增率准则分配机组负荷可能导致总能耗不降反增，甚至全局最大。探讨这些局限性，并尽力研究出新的科学方法去减弱甚至消除这些消极的方面，对提高电力系统负荷分配的最优化分配有着极大的意义。从其社会效应与经济效应上来说，也给现今的电力系统行业有效降低生产成本，最大程度节约能耗带来了新的希望，呈现给电力系统分配工作的研究者及技术人员一个全新的生产和工作风貌。对促进电力行业各方面的发展起到了强有力的助推作用。
3 国内外的研究现状和发展趋势
3.1国内外研究现状
由于现代发电机组输入输出特性具有高维非线性，存在大量局部极值点等特点，采用传统的解决经济负荷分配问题的方法已不能满足要求。随着优化算法的发展，越来越多的智能算法被应用到电力系统经济负荷分配中来，国外已有许多高校和机构使用优化算法对电力系统的经济负荷分配问题进行了研究，如进化规划算法[12]，人工免疫算法[12]，自适应人工免疫算法[12]以及遗传算法[12]等等。而国内也先后有学者使用广义蚁群算法及混沌算法[8]等。
从以上国内外研究现状可以看出，目前对电力系统负荷分配的研究已经取得了相当大的进展，其中，粒子群算法[15]是近年来发展起来的一种新的进化算法，具有易实现，精度高，收敛快等优点。
3.2国内外发展趋势
按机组发电序位表和等微增率法分配火电机组负荷是国家开展节能发电调度的推荐方法。针对其在实际应用中存在的问题,提出一种考虑出力持续时段约束的火电机组节能负荷分配方法。该方法结合发电序位表设计了动态机组组合算法,灵活地处理持续时段约束,确定最优机组组合方案;采用Kuhn-Tucker最优性条件[4]对等微增率法进行改进,使分配结果满足爬坡及出力上下限要求;对出力变化趋势与系统负荷变化趋势不一致的情况,设计了出力变化趋势修正策略。贵州电网汛期典型日计算表明,所提出的算法具有更好的节能效果,可以更好地满足实际运行要求。除此之外，基于改进差分进化算法[15]的电力系统分配的研究也吸引了众多学者的关注，用此算法来研究也成为一种必然的趋势。
4 研究的主要内容及设计成果的应用价值
4.1主要内容
本课题主要是采用MATLAB语言编写火电厂内机组间负荷经济分配的程序是关于火电厂的负荷分配问题，要研究厂内机组负荷经济分配的算法，是根据拉格朗日乘子法及等微增率原理来实现的，按此法分配给各发电机的有功功率最经济。
4.2应用价值
有功功率负荷的最优分配指是系统的有功功率负荷在各个正在运行的发电设备或发电厂之间的合理分配[3]。而最常用的则是按所谓等耗量微增率准则的分配。按照此种分配方法，系统的总耗量达到最小，是最经济的选择。可推广到更多的发电设备和发电厂中去。
通过课题的研究与实践，提出采用基于等微增率的电力系统负荷分配程序设计意义重大，可大大降低供电系统的发电成本，极大地减少系统不必要的经济损耗，维持系统长远的可持续的运行运行，具有很大的社会效应和经济效应。
5工作的主要阶段、进度
2011年秋季学期：
（1）第11周（11年11月18日前）
接受毕业设计任务书，学习毕业设计（论文）要求及有关规定。
（2）第12-18周
阅读指定的参考资料及文献 (包括5-10万个印刷符号与课题或本专业相关的外文资料)，完成开题报告、外文翻译任务，并交由老师，请老师指导修改，提出相关意见。
（3）第19周
上交开题报告、外文翻译，指导教师批阅。
2012年春季学期：
（4）第1-5周
完成拉格朗日乘子法及等微增率原理来解决电力系统负荷分配问题原理的推导。
（5）第6-10周
采用MATLAB语言编写火电厂内机组间负荷经济分配的程序，解决关于火电厂的负荷分配问题。
（5）第11周
开始毕业论文的撰写。
（6）第15周
完成毕业论文的撰写，全部成果上交指导教师，老师批阅、评阅。
（7）第16周（6月1日至3日）
毕业答辩。
6最终目标及完成时间
本课题的最终目标是完成采用MATLAB语言编写火电厂内机组间负荷经济分配的程序关于火电厂的负荷分配问题，根据分配给各发电机的有功功率最经济的算法，即拉格朗日乘子法及等微增率原理来实现厂内机组负荷最优化的经济分配方案这一目标。
毕业设计完成时间：15周。
7现有条件及必须采取的措施
现有Matlab软件，计算机相关设备，可以完成相关电力系统负荷分配研究和设计的仿真。在设计中必须采取翻阅大量相关资料文献，学习Matlab软件，定期和指导老师沟通，与同学形成小组讨论，合理安排时间，保持认真严谨的态度等措施
8协助单位及要解决的主要问题
本课题的主要问题是MATLAB程序的设计与仿真，以期完成电力系统负荷分配的最优化，使发电成本降至最低，充分实现电力系统负荷经济分配中的经济效应与社会效应。同时，需要得到三峡大学电气与新能源学院和校图书馆单位的大力支持和帮助。
参考文献
1.陈珩. 电力系统稳态分析. 北京: 中国电力出版社, 1985.5
2.骆济寿，张川．电力系统优化运行．武汉：华中理工大学出版社，1993
3.李朝安．发电厂及电力系统经济运行[M]．新疆：新疆人民出版社
4.范鸣玉，张莹．最优化技术[M]．北京：清华大学出版社
5.康小海，汪秉文，李国宽．母管制运行机组负荷经济分配方案．水电能源科学，1999，17（3）：68－69
6.陈尊理．小型热电厂的经济运行探讨．节能技术，1995，3：2－5
7.孙曦．火力发电机组负荷的经济分配．云南电力技术，2005，33（1）：47－49
8.唐巍,李殿璞．电力系统经济负荷分配的混沌优化方法．中国电机工程学报, 2000, 20(10): 36-40
9.侯云鹤，鲁丽娟，熊信艮，程时杰，吴耀武．改进粒子群算法及其在电力
10.系统经济负荷分配中的应用．中国电机工程学报, 2004, 24（7）: 95－100
11 .A. I. EL-GALLAD， M. EL-HA WARY， A. A. SALLAM， A. Kalas。Swarm
Intelligence for Hybrid Cost Dispatch Problem.IEEE,2001：0753－0757
12.林辉，宛玉健．电力市场中的经济负荷分配算法综述．规划与设计，2005：
63－66
13. A. El-Gallad ，M. El-Hawary, A. Sallam ，A. Kalas. Paticle Swarm Optimizer
for Constrained Economic Distpatch with Prohibited Operating Zones. Proceedings
of the 2002 IEEE Canadian Conference on Electrical & Computer Engineering,2002：78－81
14.郭建宇，王孟林．多元条件下机组经济调度．东北电力技术，2000，1：7－9
15.杨俊杰，周建中，吴玮，刘芳．改进粒子群优化算法在负荷经济分配中的应
用．电网技术，2005，29（2）：1－3
16.马玲，王爽心，刘如九，王绍民．基于改进动态规划法的火电厂负荷经济调度．北京交通大学学报，2005，29（4）：100－103
17.于尔铿. 现代电力系统经济调度 .北京: 水利电力出版社, 1986
