[发明专利]基于粒子群算法的火力发电机组一次调频参数优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及火力发电机组一次调频技术领域，具体是一种基于粒子群算法的一次调频参数优化方法。

背景技术

电能具有不能大量储蓄的特点，电能的生产和使用智能同时完成。但是电力系统中，负荷总是变化的，负荷变化时造成频率偏移的直接因素。电力系统中的负荷可分为确定性负荷和随机负荷，由于随机性负荷具有不可预测性，因此，需要一次调频作为二次调频的补充，以使发电机组快速对随机性负荷变化带来的频率变化进行响应动作，因此电力系统中的发电机组都要求投入一次调频。

影响机组一次调频性能的关键参数有调频死区、转速不等率、迟缓率、负荷调整最大幅值限制、响应行为时间要求等，其中最重要的参数是调频死区和转速不等率。

《电力系统安全稳定导则》规定，机组调速系统有关重要参数(调频死区、调差系数)的设置直接影响到系统频率稳定和电网安全，其设定值必须按照调度部门的意见，并纳入调度审核参数体系，否则不得并网运行。国家电网公司Q/GDW669-2011《火力发电机组一次调频试验导则》要求给出了调频死区的设置范围为火电机组不大于±0.033Hz或者±2r/min；转速不等率设置范围在4％～5％之间。

实际发电厂在投入一次调频时，存在一些顾虑：担心一次调频不利于机组抢负荷，当电网频偏高，一次调频投入时自动关小调门开度以降低负荷，当电网频率波动时，需要调整气门开度，影响机组稳定性。同时目前的发电厂中习惯将所有类型的机组设置完全相同的一次调频参数，设置参数时只是在国家规定的范围内以稳定机组出力，考核结果为目的，在这种情况下其一次调频的经济性并不是最佳的。因此，合适地设置各类型机组的调频死区和转速不等率，使机组能够以最低的煤耗正常的投入一次调频功能，稳定电网频率，应该是作为一次调频主体的发电厂所关注的问题。

发明内容

本发明提供一种基于粒子群算法的一次调频参数优化方法，可以使一次调频过程中煤耗量最低，提高发电厂中各机组一次调频过程中的经济性。

一种基于粒子群算法的火力发电机组一次调频参数优化方法，包括如下步骤：

步骤一、在MATLAB的Simulink中建立一次调频经济性分析的多台同步发电机机并联运行模型，即多机并网模型；

步骤二、采用粒子群优化算法，利用MATLAB平台对一次调频调速系统的调频死区和转速不等率进行优化：粒子群算法随机产生粒子群的初始位置及初始速度，其中粒子的位置表示机组调频死区和转速不等率的数值，粒子的速度表示调频死区、转速不等率下一次迭代过程中的改变增量，以粒子群的位置作为一次调频参数的解，使用function函数进行主函数与Simulink中多机并网仿真模型的连接，将机组调频死区和转速不等率的值导入Simulink模块中的多机并网模型，进行仿真运行，用示波器以数组形式导出每台机组在一次调频过程中的输出功率以及系统在一次调频过程中的频率；

步骤三、在Workspace中提取每次迭代后的导出数值，以式(1)作为衡量一次调频经济性的标准：

式(1)中，M为电网中发电机的数目；S_i表示机组i在一次调频过程中的煤耗量，从一次调频开始动作的t₀时刻到一次调频结束动作t₁时刻为止，P_it及C_it分别为机组i在t时刻的瞬时功率及瞬时煤耗，r^(k)为惩罚因子，其初值根据实际要求选取，此处取正无穷，Δf为电力系统的频率偏差，ΔP_T,i,t为机组一次调频过程中第i台机组t时刻的功率增幅；表示为第i台火电发电机组的一次调频容量最大值，同时导出的数值需满足以下约束条件：

a)机组一次调频容量限制：

b)电力系统的频率偏差不应该超过±0.2Hz，即：

Δf＜0.2

式(1)所示目标函数由于采用了罚函数进行处理，可将不满足上述约束条件的粒子进行淘汰，使迭代过程中粒子逐渐收敛于满足条件的最优解；

将式(1)中函数值S作为粒子群算法中的适应度值fitness进行判断优化算法是否终止，若达到所需精度或满足迭代次数则优化过程结束，同时最终得到的最优目标函数所对应的粒子位置即为优化后的一次调频参数参考值

本发明具有以下优点和积极效果：

1、提出了考虑一次调频过程的煤耗问题，以一次调频过程中煤耗量最低，提升一次调频的经济性为优化目标，通过智能优化算法配置一次调频参数(死区和转速不等率)，符合当今社节能减排的要求和趋势；