基于改进差分进化算法的电力系统经济负荷分配研究

论文摘要

火电机组的经济运行是电力企业的主要任务之一,节能管理是火力发电厂安全文明生产达标与创一流的必备条件。经济运行中的机组负荷优化问题,就是在满足系统负荷及备用要求和机组运行的技术条件约束的情况下,确定未来一定期间内各机组的开停机时间并在机组间分配负荷,使系统总的运行费用达到最小。机组负荷优化问题包括机组组合(Unit Commitment)问题以及在运行机组之间进行经济负荷分配(Economic Dispatch)的问题,研究该问题具有重要的理论与现实意义。本文首先对电力系统经济负荷分配问题进行介绍和分析,介绍了静态和动态经济负荷分配问题的原理和数学模型,并对国内外这类问题的研究方法进行了介绍和总结。然后,详细介绍了差分进化算法的性质、原理和算法流程,对目前国内外典型差分进化算法的形式及其改进作了分析和比较,在此基础上提出了一种改进差分进化算法,并通过仿真研究验证了方法的有效性。针对机组组合问题的高维、离散非凸的特点,本文通过极大熵函数理论将目标函数不可导ED问题近似化为一个可导问题,从而取得传统数学优化方法的应用基础,并且提出与研究问题相适应的与逐次二次规划相结合的混合差分进化算法。同时,采用均匀设计的方法产生机组组合问题的差分进化算法的初始种群,从而在产生初始解时可以有效地缩小搜索范围,加大搜索到较优解的概率。为检验所提优化方法的有效性,本文分别针对静态与动态高维电力系统经济负荷分配问题进行了仿真研究,仿真结果验证了本文提出的针对电力系统经济负荷分配问题的混合差分进化算法良好的寻优性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.1.1 我国可持续发展战略要求发电企业降能节耗
• 1.1.2 电力市场改革对电力系统提出的新要求
• 1.1.3 经济负荷分配
• 1.2 电力系统经济负荷分配的算法研究
• 1.2.1 优先次序法
• 1.2.2 动态规划法
• 1.2.3 遗传算法
• 1.2.4 差分算法
• 1.3 电力系统经济负荷分配问题的研究现状
• 1.3.1 国外的研究现状
• 1.3.2 国内的研究现状
• 1.4 本文的主要工作及内容安排
• 1.5 本章小结
• 第2章 差分进化算法介绍
• 2.1 从生物进化到进化计算
• 2.2 进化计算分类介绍
• 2.2.1 遗传算法
• 2.2.2 进化策略
• 2.2.3 进化规划
• 2.3 差分进化算法的操作步骤
• 2.4 差分进化算法与遗传算法的比较
• 2.4.1 编码标准
• 2.4.2 参数设置问题
• 2.4.3 高维问题
• 2.5 DE的应用
• 2.6 小结
• 第3章 差分进化算法的改进
• 3.1 差分进化算法的各种不同版本
• 3.2 DE的改进方法
• 3.2.1 改进DE的操作算子
• 3.2.2 加入新的操作
• 3.2.3 多种群
• 3.2.4 混合算法
• 3.2.5 其他算法
• 3.3 复杂环境下DE的研究
• 3.3.1 多目标优化
• 3.3.2 约束优化
• 3.3.3 离散优化
• 3.3.4 噪声环境下的优化
• 3.4 基于无约束优化问题的改进DE算法
• 3.4.1 自适应交叉概率
• 3.4.2 加速算子
• 3.4.3 重布算子
• 3.4.4 仿真研究
• 3.5 基于约束优化问题的混合DE算法
• 3.5.1 逐次二次规划
• 3.5.2 一种混合的DE算法
• 3.5.3 仿真研究
• 3.6 小结
• 第4章 静态高维经济负荷分配问题的研究
• 4.1 电力系统经济负荷分配问题
• 4.1.1 经济负荷分配数学决策模型
• 4.1.2 差分进化算法与传统方法的结合
• 4.2 混合差分进化算法的实现
• 4.2.1 初始种群
• 4.2.2 变异算子的选择
• 4.2.3 交叉算子
• 4.2.4 DE与SQP结合的混合算法
• 4.3 仿真实验
• 4.4 小结
• 第5章 动态经济负荷分配问题的研究
• 5.1 动态经济负荷分配问题
• 5.2 DEDP公式表达
• 5.2.1 带罚点的非平滑费用函数
• 5.2.2 评价函数
• 5.3 混合DE求解动态经济分配问题
• 5.3.1 参数的确定
• 5.3.2 初始化种群
• 5.3.3 变异操作
• 5.3.4 杂交操作
• 5.3.5 构造试验向量
• 5.3.6 选择操作
• 5.4 仿真实验
• 5.5 小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢