一种分段平滑法与邻域搜索算法相结合的多电网调峰负荷分配方法
【专利摘要】本发明属于水电调度运行领域，公开了一种分段平滑法与邻域搜索算法相结合的多电网调峰负荷分配方法，该方法可以兼顾大电网平台下多个省级电网的负荷平滑需求，避免或尽可能减少电网局部余荷“毛刺”，实现多个电网共同调峰。其技术方案为：根据电网负荷峰谷走势以及受电量大小，采用分段平滑法将全天分成多段，并均化各分段中多个相邻时段余荷以构造理想解；以计算解与理想解的差值平方和最小为目标，采用邻域搜索算法动态改变可行搜索区域以改善收敛速度和结果质量，使计算结果不断向理想解靠拢。本发明可在不降低电网调峰幅度的情况下，更加平滑多个省级电网的余荷曲线，为电网稳定运行提供更合理的负荷条件，发挥更好的调峰效果，适用于我国多数区域电网的调度和管理。
【专利说明】一种分段平滑法与邻域搜索算法相结合的多电网调峰负荷分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水电调度运行领域，特别涉及一种分段平滑法与邻域搜索算法相结合的多电网调峰负荷分配方法。
技术背景
[0002]电网调峰是通过合理安排优质电源出力计划，使电站尽量在负荷高峰时段多发电，以满足系统峰值负荷，减小余留负荷峰谷差，同时尽可能使余留负荷保持平稳，以减少调节性能较差的火电等电源频繁开停机，达到水火互济，保证电网安全、节能、经济运行。调峰困难是我国大多数电网目前面临的共性和突出问题，随着间歇式新能源并网，这一问题变得更为突出。如何在大电网平台下，根据各个省级电网间负荷差异，充分利用有限的优质电源平衡和转移相关电力电量，以缓解我国电网日益严重的调峰压力，具有非常重要的理论和实用价值，尤其是对水电等调峰电源紧缺的华东、华北及其他类似电网具有非常突出的作用。我国目前的电网调度方式，网际协调一般由区域调度中心来进行，通过其直调的水电、火电、核电等电力资源，与区外来电一起进行省级间的电力和电量分配，从而实现一定程度上的调峰功能。这种调度方式，没有考虑动态变化的各个省级电网负荷特征，不能充分发挥优质电源，如常规水电、抽水蓄能机组的调峰作用。因此，从理论和实践上探讨新的网际间的调峰调度方式和方法，非常及时和必要。 [0003]目前国内外相关研究成果鲜有针对多电网调峰负荷分配问题的研究和求解方法，绝大部分研究集中于对单一电网调峰负荷分配问题的探讨。然而随着全国范围内特高压互联电力系统形成，协调省间以及区域间电力电量分配以提高对峰值负荷响应能力将变得愈加重要，传统调峰负荷分配方法已无法充分发挥大电网平台优势，满足大电网综合利用要求。本发明成果基于大电网平台下多个省级电网的调峰负荷分配问题提出，可以在不降低电网调峰幅度的情况下，更加平滑多个省级电网的余荷曲线，为电网稳定运行提供更合理的负荷需求，发挥更好的调峰效果，具有重要的推广使用价值。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种分段平滑法与邻域搜索算法相结合的多电网调峰负荷分配方法，该方法通过分段平滑方法改善局部时段范围内的余荷平滑能力以满足电网实际运行需求，采用可变步长动态改变可行搜索区域，并利用邻域搜索算法优化求解以改善收敛速度和结果质量。
[0005]本发明的技术方案为:本发明揭示了一种分段平滑法与邻域搜索算法相结合的多电网调峰负荷分配方法，按照下述步骤(1)-(12)完成多电网调峰负荷分配过程:
[0006](I)采用分段平滑方法构建理想解；'
[0007](2)初始化。获取初始解，并设定搜索步长Nstep = NOstep,其中NOstep为初始步长。对所有电网进行两两组合，生成电网对的个数力C)〖，每个电网对表示为<g’，g" >，并记所有电网对的集合为φ，集合中的元素标号记为φ，且对所有时段进行两两组合，生成时段对的个数力g，每个时段对表示为>，并记所有时段对的集合为O，集合
中的元素标号记为P，且令Φ = I, φ=\.,
[0008](3)从集合Φ中取出第Φ个电网组合<g’，g" > ；
[0009](4)从集合Θ中取出第f '个时段组合<t’，t" > ；
[0010](5)按照步长Nstep增加或减少g’号电网t’时段的余荷，为了满足电网受电量约束，相应地减少或增加t"时段的余荷；
[0011](6)同时为了满足时段出力平衡约束，按同等步长减少或增加g"号电网t’时段的余荷，并同时增加或减少t"时段的余荷。此时，便得到一个邻域解；
[0012](7)对该邻域解进行可行性检验。若该邻域解严格满足所有约束条件，跳至步骤
(8);否则，转至步骤(7)；
[0013](8)令Nstep = NOstep, 91+1，若:0<^，则返回步骤⑶；否则跳至步骤(11)；
[0014](9)对比邻域解与当前解目标值:若邻域解的目标值小于当前解，则转至步骤
(9);否则，跳至步骤(10)； [0015](10)将该邻域解作为新的当前解，并? V=I，:返回步骤(3);
[0016](11)按新的搜索步长N' step = NstepX2更新步长，以扩大搜索范围，并返回步骤(4)；
[0017](12)判断是否满足停止条件，若不满足，令0 = ^ + l)%G, ρ=1，其中％为取余运算符，返回步骤(2);否则，搜索结束，输出结果。
[0018]本发明对比现有技术有如下有益效果:本发明一种分段平滑法与邻域搜索算法相结合的多电网调峰负荷分配方法，通过分段平滑方法均化多个相邻时段余荷以构造理想解，并尽可能平滑各电网局部负荷波动；采用邻域搜索算法进行问题求解，通过可变步长动态改变可行搜索区域，以改善收敛速度和结果质量。对比现有技术，本发明通过构建多电网调峰目标函数，可以避免或尽可能减少局部余荷“毛刺”，解决现有调峰负荷分配模型和方法面临的局部时段范围内余荷频繁波动问题，得到较传统方法更合理的日调度运行结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是分段平滑方法中分段方法示意图。
[0020]图2是分段平滑方法所得理想余荷过程示意图。
[0021]图3是邻域搜索方法原理示意图。
[0022]图4是获取邻域解的方法原理示意图。
[0023]图5(a)是本发明方法与对比方法得到的上海电网负荷平衡对比图。
[0024]图5(b)是本发明方法与对比方法得到的江苏电网负荷平衡对比图。
[0025]图5(c)是本发明方法与对比方法得到的浙江电网负荷平衡对比图。
[0026]图5(d)是本发明方法与对比方法得到的安徽电网负荷平衡对比图。【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0028]随着全国范围内特高压互联电力系统形成，我国已形成网间电力能源统一协调调度和分配的大电网平台，能够更好地根据各个省级电网间负荷差异，充分利用有限的优质电源平衡和转移相关电力电量，以缓解我国电网日益严重的调峰压力。但与此同时也大大增加了水电优化调度的难度，如何在大电网平台下，利用优质电源协调多个省级电网间差异负荷以缓解我国电力系统日益严重的调峰压力，这方面文献报道极为少见。本发明充分分析了多电网调峰负荷分配问题的特点，考虑动态变化的各个省级电网负荷特征，提出针对多电网调峰的负荷分配方法，通过分段平滑方式改善局部时段范围内的余荷平滑能力以满足电网实际运行需求，采用可变步长动态改变可行搜索区域以改善收敛速度和结果质量。
[0029]本发明的分段平滑法与邻域搜索算法相结合的多电网调峰负荷分配方法首先根据调峰调度中电站的主要优化目标和现有调峰优化目标存在的缺点构建多电网调峰目标函数，然后从减小电网峰谷差和减少剩余负荷频繁波动的角度出发，提出分段平滑法均化多个相邻时段余荷以构造理想解，最后采用邻域搜索算法进行问题求解，以获得较传统调峰优化建模方法更合理的日调度运行结果。
[0030]针对电网实际调度运行需求，提出一种基于理想解的调峰目标函数，其基本思路是根据电网负荷需求曲线以及受电量大小，引入适合的策略构造最理想的电网剩余负荷过程，称之为理想解，并在优化过程中，使计算结果不断向理想解靠拢，最终得到比较满意的调峰结果。从数学角度分析，两个数据序列的吻合程度可以描述为对应点的差值平方和，所以本发明方法采用计算余荷与理想余荷的差值平方和构建了电网调峰目标函数，可表示为
【权利要求】
1.一种分段平滑法与邻域搜索算法相结合的多电网调峰负荷分配方法，其特征包括如下步骤: (1)采用分段平滑方法构建理想解 (2)获取初始解，并设定搜索步长Nstep= NOstep，其中NOstep为初始步长；对所有电网进行两两组合，生成电网对的个数为C〗，每个电网对表示为<g’，g" >，并记所有电网对的集合为Φ，集合中的元素标号记为Φ，且对所有时段进行两两组合，生成时段对的个数为(辱个时段对表示为>，并记所有时段对的集合为O，集合中的元素标号记为 P，且Is C1;2;令 φ = 1，(6,=1 ； (3)从集合Φ中取出第Φ个电网组合<g’，g">； (4)从集合Θ中取出第φ个时段组合<t’，t">； (5)按照步长Nstep增加少g’号电网t’时段的余荷，为了满足电网受电量约束，相应地减少或增加t"时段的余荷； (6)同时为了满足时段出力平衡约束，按同等步长减少或增加g"号电网t’时段的余荷，并同时增加或减少t"时段的余荷，得到一个邻域解； (7)对该邻域解进行 可行性检验。若该邻域解严格满足所有约束条件，跳至步骤(8)；否则，转至步骤(7)；(8)$Nstep = NOstep,炉，+1，若WCr2，则返回步骤⑶；否则跳至步骤(11)； (9)对比邻域解与当前解目标值:若邻域解的目标值小于当前解，则转至步骤(9);否贝U，跳至步骤(10)； (10)将该邻域解作为新的当前解，并令P=I，返回步骤(3);(11)按新的搜索步长N'step = NstepX2更新步长，以扩大搜索范围，并返回步骤⑷； (12)判断是否满足停止条件，若不满足，令#= W + 1)%G，供=1，其中％为取余运算符，返回步骤⑵；否则，搜索结束，输出结果。
【文档编号】G06F19/00GK104037814SQ201410300510
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】申建建, 程春田, 孟庆喜, 牛文静 申请人:大连理工大学