機(jī)組參考資料組合問(wèn)題

1、A 題 機(jī)組組合問(wèn)題當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)還不能有效地存儲(chǔ)電力，所以電力生產(chǎn)和消費(fèi)在任何時(shí)刻都要 相等，否則就會(huì)威脅電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。又由于發(fā)電機(jī)組的物理特性限制，發(fā)電機(jī) 組不能夠隨心所欲地發(fā)出需要的電力。為了能夠?qū)崟r(shí)平衡變化劇烈的電力負(fù)荷，電 力部門(mén)往往需要根據(jù)預(yù)測(cè)的未來(lái)電力負(fù)荷安排發(fā)電機(jī)組起停計(jì)劃，在滿足電力系統(tǒng) 安全運(yùn)行條件下，追求發(fā)電成本最小。在沒(méi)有電力負(fù)荷損耗以及一個(gè)小時(shí)之內(nèi)的電力負(fù)荷和發(fā)電機(jī)出力均不變的前提 下，假定所有發(fā)電機(jī)組的發(fā)電成本都是由 3 部分組成，它們是啟動(dòng)成本( Startup Cost)，空載成本(No load cost)和增量成本(In creme ntal Cos)。

2、需要考慮的約 束有：1負(fù)荷平衡約束：任何小時(shí)，電力負(fù)荷之和必須等于發(fā)電機(jī)發(fā)電出力之和。 2系統(tǒng)備用約束：處于運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)電機(jī)的最大發(fā)電能力減去其出力稱為該 發(fā)電機(jī)的備用容量，處于停運(yùn)狀態(tài)的發(fā)電機(jī)的備用容量為0。任何小時(shí)，發(fā)電機(jī)的備用容量之和必須大于系統(tǒng)備用要求。3輸電線路傳輸容量約束：線路傳輸?shù)碾娔鼙仨氃谒膫鬏斎萘糠秶鷥?nèi)。4發(fā)電機(jī)組出力范圍約束：處于運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)電機(jī)組的發(fā)電出力必須小于其 最大發(fā)電能力( Pmax, MW)。5機(jī)組增出力約束( Ramp Up, MW/h) ：發(fā)電機(jī)組在增加發(fā)電出力時(shí)，不能 太快，有一個(gè)增加出力的速度上限，在一定時(shí)間內(nèi)(通常是 10分鐘，為簡(jiǎn)單起 見(jiàn)，本題取

3、1 個(gè)小時(shí))不能超過(guò)額定范圍。6機(jī)組降出力約束( Ramp Down, MW/h) ：與機(jī)組增出力約束類似，發(fā)電機(jī) 組在減少發(fā)電出力時(shí)也有一個(gè)減少出力的速度上限。問(wèn)題 1：3 母線系統(tǒng)有一個(gè) 3母線系統(tǒng)，其中有 2臺(tái)機(jī)組、 1個(gè)負(fù)荷和 3條輸電線路，已知 4個(gè)小 時(shí)的負(fù)荷和系統(tǒng)備用要求。請(qǐng)求出這 4 個(gè)小時(shí)的最優(yōu)機(jī)組組合計(jì)劃。最終結(jié)果應(yīng)該 包括總成本、各小時(shí)各機(jī)組的狀態(tài)、各小時(shí)各機(jī)組的發(fā)電出力和各小時(shí)各機(jī)組提供 的備用。所有數(shù)據(jù)請(qǐng)見(jiàn)下面圖及表格，“ 3BusData”目錄中還有包含了本題所有表 格數(shù)據(jù)的 5個(gè) xml 文件。表1機(jī)組物理特性機(jī)組所在母線最大出力(MW) 最大增出力(MW/h)最

4、大減出力(MW/h)G1Bus02003050G2Busi1004060表2機(jī)組成本曲線(所有小時(shí)都相同)機(jī)組啟動(dòng)成本(¥)空載成本(¥)增量發(fā)電量(MWh)增量成本(¥ /MWh)G1350100100,10010,14G210020060,4012,15表3機(jī)組初始狀態(tài)機(jī)組狀態(tài)小時(shí)數(shù)兆瓦(MW)G1運(yùn)行2小時(shí)100G2關(guān)機(jī)3小時(shí)0表4 Bus2負(fù)荷L小時(shí)1 234L（MW） 100 130170140表5系統(tǒng)備用要求小時(shí)1234備用（MW） 20 30 50 40表6線性轉(zhuǎn)移因子(LSF) L圖13母線系統(tǒng)接線示意圖bus 0 bus 1 bus 2lin e

5、0-10-0.6667 -0.3333lin e0-20-0.3333 -0.6667lin e1-200.3333-0.3333（所有小時(shí)都相同）lin e0-2 lin e1-2100 200表7輸電線路最大傳輸容量線路lin e0-1傳輸容量(MW) 200問(wèn)題2: 3母線系統(tǒng)在問(wèn)題1的基礎(chǔ)上，考慮發(fā)電機(jī)組的下列物理特性約束，重新制定最優(yōu)機(jī)組組 合計(jì)劃。1 發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定出力范圍約束：處于運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)電機(jī)組的發(fā)電出力必須 大于其最小穩(wěn)定運(yùn)行出力（Pmin, MW）。發(fā)電機(jī)組不能在0, Pmin）出力范圍內(nèi)穩(wěn) 定運(yùn)行。2機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的出力約束：當(dāng)機(jī)組從停運(yùn)狀態(tài)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)時(shí)，機(jī)組在該小 時(shí)的

6、發(fā)電出力必須為其最小穩(wěn)定運(yùn)行出力Pmi n。也即運(yùn)行狀態(tài)的第一個(gè)小時(shí)出力必須為Pmin。3. 機(jī)組停運(yùn)時(shí)的出力約束：當(dāng)機(jī)組從運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)橥＿\(yùn)狀態(tài)時(shí)，機(jī)組在該小時(shí)的發(fā)電出力必須為其最小穩(wěn)定運(yùn)行出力Pmi n。也即運(yùn)行狀態(tài)的最后一個(gè)小時(shí)出力必須為Pmin。4. 機(jī)組最小運(yùn)行時(shí)間約束 Min ON Time（hour）:機(jī)組每次啟動(dòng)后，至少需要運(yùn) 行的小時(shí)數(shù)。5. 機(jī)組最小停運(yùn)時(shí)間約束 Min OFF Time（hour）:機(jī)組每次停運(yùn)后，至少需要 停運(yùn)的小時(shí)數(shù)。表8機(jī)組物理特性（補(bǔ)充）機(jī)組最小出力（MW）最小運(yùn)行時(shí)間（h）最小停運(yùn)時(shí)間（h）G15021G22021問(wèn)題3: IEEE 118系統(tǒng)用I

7、EEE- 118節(jié)點(diǎn)的電力系統(tǒng)對(duì)問(wèn)題2的求解模型進(jìn)行測(cè)試，試求出 24個(gè)小 時(shí)的最優(yōu)機(jī)組組合計(jì)劃。最終結(jié)果應(yīng)該包括總成本、各小時(shí)各機(jī)組的狀態(tài)、各小時(shí) 各機(jī)組的發(fā)電出力和各小時(shí)各機(jī)組提供的備用。輸入數(shù)據(jù)見(jiàn)“IEEE118BusData目錄中的5個(gè)xml文件。題目提供的原始數(shù)據(jù)說(shuō)明：?jiǎn)栴}1和問(wèn)題2的3母線系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)都在目錄“ 3BusData”中，問(wèn)題3的 IEEE 118系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)都在目錄“ IEEE118BusData”中。在每個(gè)目錄下，都有5 個(gè)xml文件（xml文件可以用exceI或者文本編輯器打開(kāi)），存放有對(duì)應(yīng)題目中涉 及的所有數(shù)據(jù)，說(shuō)明如下：文件名包含數(shù)據(jù)內(nèi)容i AppSett

8、 in gs.xml小時(shí)數(shù)目，母線數(shù)目i FixedLoads.xml負(fù)荷i_Ge nerators.xml發(fā)電機(jī)物理特性、成本曲線和初始狀態(tài)i Mon itoredLi nes.xml線路的線性轉(zhuǎn)移因子及其傳輸容量i SysReserves.xml系統(tǒng)備用要求背景知識(shí)及專業(yè)術(shù)語(yǔ)介紹見(jiàn)附錄1附錄1背景知識(shí)及專業(yè)術(shù)語(yǔ)介紹發(fā)電成本(1) 啟動(dòng)成本：當(dāng)機(jī)組從停運(yùn)狀態(tài)(不發(fā)電)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)(發(fā)電)時(shí)發(fā)生 的成本。(2) 空載成本：只要機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)，就會(huì)發(fā)生的成本。(3) 增量成本：與該機(jī)組發(fā)電量有關(guān)的成本。 例如：假設(shè)某發(fā)電機(jī)組的發(fā)電成本如下表所示，啟動(dòng)成本(¥)空載成本(¥)

9、增量發(fā)電量(MWh)增量成本(¥ /MWh)35010010, 158, 12則該發(fā)電機(jī)組的空載成本和增量成本如下圖所示。當(dāng)該機(jī)組的發(fā)電出力在0,10MW范圍時(shí)，每MWh的成本為8¥/MWh ;當(dāng)該機(jī)組的發(fā)電出力在10,25MW范圍時(shí)，每MWh的成本為12¥/MWh如何計(jì)算輸電線路上流過(guò)的電能通常用線性轉(zhuǎn)移系數(shù)(Lin ear Shift Factor)來(lái)計(jì)算某條線路上流過(guò)的電能。原 題圖1所示的電力系統(tǒng)的3條線路的線性轉(zhuǎn)移系數(shù)如表6所示，則線路line0-1上 流過(guò)的電能Rine0J等于Rine0_4 = °* Pinj ,bus0 一 °.6667 * Rnj ,bus1 一 °.3333 * Pinj,bus2其中Pnjbusi為母線i(busi)上的注入功率，也就是該母線上的發(fā)電出力之和與該母線 上的電力負(fù)荷之和的差(注入功率為正，表示有電能從該母線注入系統(tǒng)；注入功率 為負(fù)，表示在該母線上有負(fù)荷需要消耗電能)。對(duì)于本例子，由于母線0上只有一個(gè)發(fā)電機(jī)組G1,而且沒(méi)