【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬字。1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使。輸電配電的電網(wǎng)公司兩大部分。電優(yōu)化策略的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)濟(jì)成本較沒有優(yōu)化之前的有了明顯的降低。

　　

【正文】 沒有最優(yōu)解。 線性規(guī)劃問題的標(biāo)準(zhǔn)形式是： 寫成矩陣形式為： 式中 0 表示 0 維向量，在使用單純形法求解時(shí)通常把線性規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的形式， 把所有變量轉(zhuǎn)化為非負(fù)、使約束條件為等式、使右端的常數(shù)項(xiàng)為非負(fù)。 解決復(fù)雜的線性規(guī)劃問題通常采用計(jì)算機(jī)軟件的方式，在 MATLAB 中有線性規(guī)劃的專用函數(shù) linprog，假設(shè)的線性規(guī)劃模型如式 所示： （ ） () （ ） （ ） 1 1 211 1 12 2 1 121 1 22 2 2 21 1 2 212m i n, , ... 0nnnnnnm m m n n mnf c x c x c xa x a x a x ba x a x a x ba x a x a x bx x x? ? ??? ? ? ? ??? ? ? ? ???? ? ? ? ???? 26 linprog 的用法為 : [x,fval]=linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb,ub) fval 為得到最優(yōu)解的系數(shù)； f 為目標(biāo)函數(shù)的系數(shù)； A 為不等式約束條件的系數(shù)矩陣； b 為不等式約束條件結(jié)果的矩陣； Aeq 為等式約束條件的系數(shù)矩陣； Beq 為等式約束條件的結(jié)果矩陣； Aeq 為 A 矩陣的最大值 lb 為 x 的上界； ub 為 x 的下界； 線性規(guī)劃法在購電優(yōu)化中的應(yīng)用 線性規(guī)劃法可以構(gòu)建一個(gè)目標(biāo)函數(shù)，然后再對目標(biāo)函數(shù)加以約束條件 ，從而得到目標(biāo)函數(shù)在約束條件下的最優(yōu)解。在購電優(yōu)化中，首先需要建立一個(gè)經(jīng)濟(jì)成本最低的數(shù)學(xué)模型，即目標(biāo)函數(shù)。然后由于現(xiàn)實(shí)生活中存在線路的約束、變壓器容量的限制、小水電站出力的約束等等。再加上目標(biāo)函數(shù)，就可以構(gòu)成基本的線性規(guī)劃問題，所以線性規(guī)劃法在購電優(yōu)化中可以得到很好地應(yīng)用，結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件，可以計(jì)算出在約束條件下使購電成本最低的分配方法。 某地區(qū)的裝機(jī)容量簡介 某地區(qū)沒有大型的電源點(diǎn)，供給電量是采取省網(wǎng)供電加上地區(qū)小水火電站供給，由省網(wǎng)供給了全地區(qū)大部分的用電量，由地方小水火電站供給了剩下的小部分用電量。截止 2020 年 12 月，某地區(qū)的小型水火電站總裝機(jī)容量達(dá)到 76 萬千瓦， 2020年建成了一些新的水火電站使得某地區(qū)總的裝機(jī)容量達(dá)到 100 多萬千瓦。從 2020年到 2020 年，地區(qū)售電量中，這些地方小型電站所占的比例分別為 %、 % 27 和 %。某地區(qū)的小水火電的資源豐富，特別是躉售縣市小水火電資源較為豐富，裝機(jī)容量在一千千瓦以上的就有 100 多家，小水火電站主要集中在 A、 B、 C 和 D四個(gè)縣，四個(gè)縣城縣調(diào)的一千千瓦以上的電站就有 100 多家，屬于自備自管的有 20多家。 某地區(qū)的中小電廠主要是水電廠， 尤其是裝機(jī)容量在 6000 千瓦以下的基本都是水電廠。這些水電廠的調(diào)節(jié)性能比較容易受季節(jié)影響，枯水期和豐水期形成鮮明的對比。豐水期時(shí)全部機(jī)組可以按照額定裝機(jī)容量滿載發(fā)電，然而枯水期的時(shí)候，發(fā)電量急劇減小。此外，某地區(qū)購電情況和水電也有很大的關(guān)系，因?yàn)橘忞姶蠖鄟碜杂谑【W(wǎng)的電源點(diǎn)，而省網(wǎng)中的水電站比例也是較高的，調(diào)節(jié)性能相對較差。 某地區(qū)電網(wǎng)分布和地理接線情況 根據(jù)已有的某地區(qū)電業(yè)局提供的該地區(qū)小型水火電站的有關(guān)資料和數(shù)據(jù)可以分析得到 A、 B、 C 和 D 縣的電網(wǎng)的連接方式、電壓等級(jí)、地理接線圖、各電站的裝機(jī)容量及 近幾年的發(fā)電量和逐年上網(wǎng)電量、上網(wǎng)電價(jià)等數(shù)據(jù)。以下分別是 A、 B、 C、D 縣地區(qū) 35KV 變電站和各小水火電站接到 110KV 變電站的接線情況。 A 縣： A 縣屬于縣調(diào)的水電站有 30 家。屬于直調(diào)的電站有 Z Z Z8 等。屬于 110KV的變電站有 a a a a4 4 座。屬于 35KV 的變電站有 9 座。 110KV 線路有 7 條，35KV 線路有 45 條，此外還有 1 條從 110KVa4 變電站連接到 220KVd4 變電站的110KV 線路。 B 縣： B 縣屬于縣調(diào)的水電站有 14 家。屬于自備的水電站有 3 家，屬于直調(diào)的水電站有 5 家。 110KV 變電站有 3 座， 35KV 變電站有 9 座。 110KV 線路有 2 條， 35KV線路有 14 條。此外還有從 B 縣 b1 變電站接到 A 縣 Z3 水電站的 110KV 線路， B 縣b1變電站接到 D縣 Z1 電站的 110KV線路和 B縣接到 D縣 220KVd3變電站的 110KV線路。 28 C 縣： C 縣屬于縣調(diào)的水電站有 36 家。屬于 220KV 變電站有兩座， 110KV 變電站 6座， 35KV 變電站 19 座， 110KV 線路 7 條， 35KV 線路 42 條。此外，還有 C 縣 c7變電站接到 D 縣 d3 變電站的 110KV 線路。 D 縣： D 縣屬于縣調(diào)的水電站有 13家， 500KV 變電站 1 座 ， 220KV 變電站 2 座， 110KV變電站 11 座， 35KV 變電站 12 座。 110KV 線路 17 條， 35KV 線路 19 條。 某地區(qū)地理接線圖如圖 所示： 29 圖 某地區(qū)電站的地理接線簡圖 圖 A 縣電站的地理接線簡圖 30 圖 B 縣電站的地理接線簡圖 圖 C 縣電站的地理接線簡圖 31 圖 D 縣電站的地理接線簡圖 注：由于時(shí)間、篇輻限制，圖中只給出相關(guān)的變電站、小電站和線路分布，其余的省略。 某地區(qū)購電情況簡介 某地區(qū)附近沒有大型的電源點(diǎn)，一般地區(qū)購電分為兩部分：一部 分是從省網(wǎng)直接購電，一部分是從地方小水火電購電，前者一般是不可改變的，但是后者可以通過一定的購電策略來進(jìn)行優(yōu)化。本地區(qū)的小水火電大部分是徑流式電廠，而且地方小水火電資源豐富，但是這些小水火電不具備有進(jìn)入省網(wǎng)競價(jià)上網(wǎng)的能力，所以都是被地區(qū)的電業(yè)局收購，定價(jià)都是根據(jù)當(dāng)?shù)氐奈飪r(jià)局的標(biāo)準(zhǔn)決定。 某地區(qū)沒有實(shí)現(xiàn)競價(jià)上網(wǎng)，購電模式主要是由電量電費(fèi)和容量電費(fèi)兩部分組成，主要取決于某地區(qū)地域內(nèi) 220KV、 500KV 變電站的數(shù)量和裝機(jī)容量。小水火電被省網(wǎng)購入的電量由地區(qū)的供電公司統(tǒng)一調(diào)度，小水火電站購入上網(wǎng)電量由省里統(tǒng)一下達(dá) 。一般的關(guān)口計(jì)量點(diǎn)在各個(gè)變電站內(nèi)，通過計(jì)算各個(gè)關(guān)口計(jì)量點(diǎn)的讀數(shù)就可以得到實(shí)際的上網(wǎng)電量。因?yàn)闆]有實(shí)現(xiàn)競價(jià)上網(wǎng)，所以都是由平均購電均價(jià)乘以實(shí)際上網(wǎng)電量得出購電費(fèi)用。購電均價(jià)主要取決于上網(wǎng)電價(jià)、峰谷電價(jià)等因素。某地區(qū)的購電成本方面沒有得到很好的控制，購入電量沒有一個(gè)科學(xué)的數(shù)學(xué)模型，所以本文意在研究出一個(gè)針對某地區(qū) 97 個(gè)小水火電站的能夠降低購電成本的數(shù)學(xué)模型，對某地區(qū)購電成本進(jìn)行更好的控制。 建立購電優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型 構(gòu)建購電優(yōu)化的功率傳輸模型 通過分析某地區(qū)的電廠地理分布，經(jīng)過分析可以分出以下 兩類電廠： （ 1）通過 35KV 變電站和 35KV 線路連接到 110KV 變電站的電廠； （ 2）直接經(jīng) 35KV 線路連接到 110KV 變電站的電廠。 32 通過分析某地區(qū)地理接線圖可以得出一個(gè)功率傳輸模型圖，如圖 所示。 圖 功率傳輸模型 得出功率傳輸模型圖，就可以構(gòu)造出購電優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。第一類的電廠的關(guān)口計(jì)量點(diǎn)一般設(shè)置在 35KV 變電站，而第二類發(fā)電廠的關(guān)口計(jì)量點(diǎn)設(shè)置在各自廠內(nèi)，通過這些關(guān)口計(jì)量點(diǎn)記錄的數(shù)據(jù)，可以得出這些電站的上網(wǎng)電量。考慮購電優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型時(shí)，不僅要考慮到上網(wǎng)電量，也要考慮到線路損耗和綜合電價(jià) 的問題，可以達(dá)到成本控制最優(yōu)，而且還可以促進(jìn)電價(jià)高的電廠提升技術(shù)，降低發(fā)電成本，達(dá)到雙贏。 購電優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型 構(gòu)造購電優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型的目的是使得購電費(fèi)用最小，其中的約束條件包括電廠出力約束、供需平衡約束、變壓器容量約束和線路限流約束。 本文所構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)為： 其中 f 為最優(yōu)成本，即目標(biāo)函數(shù)； （ ） 33 t t 1 2k 1 1 1 1 1m i n ( ) ( )t m t t tk j i T k j i k i T k ij i k if P t C P t C????? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?121 1 1 1 1 1tttt m ttkji kik j i k irr? ? ? ? ???? ? ? ? ?0 kji T Gir P P??1 3 3 5 c o smk ji T j k ji r p I ?? ? ? ? ?? 1[1, ]jt?3 3 5 c o ski T i kir P I ?? ? ? ? 2[1, ]it?γkji 代表第一類電廠的購電分配率； γki 代表第二類電廠的購電分配率； PT 帶表總的購電量， PT=PPL， P 代表所有小水電廠總的上網(wǎng)出力， PL代表本地區(qū)各縣市的總負(fù)荷； ΔP線 路損耗； ηkji 代表第一類電廠的 ΔPj 承擔(dān)系數(shù)； ηkj 代表第一類電廠中由第 j 條 35KV 分擔(dān)的 ΔPj 承擔(dān)系數(shù)； ηki 代表第二類電廠中第 i 個(gè)電廠分擔(dān)的 ΔPk承擔(dān)系數(shù)； C 代表電價(jià)； m 表示第一類電廠中，連接到同一個(gè) 35KV 變電站的電廠個(gè)數(shù)； t1 表示第一類電廠中，連接到同一個(gè) 35KV 變電站的電廠個(gè)數(shù)； t2 表示第二類電廠中， 35KV 線路的條數(shù)； tt 表示 110KV 線路的條數(shù)。 當(dāng)不考慮線路損耗時(shí)，目標(biāo)函數(shù)變?yōu)槭? 所示： 約束條件有： （一）供求平衡的約束條件，一個(gè)地區(qū)的購電量必須要 與上網(wǎng)電量相平衡，用購電分配率表示為： （二） 各發(fā)電廠機(jī)的上網(wǎng)電量應(yīng)該小于它的裝機(jī)容量。機(jī)組容量約束： （三） 35KV 線路的電流約束，上網(wǎng)電量不能超過線路的限流： （ ） （ ） （ ） 第一類電廠： （ ） 第二類電廠： （ ） 34 121 1 1 3 1 1 0 c o sttmk ji k i T k kj i ir r P I ?? ? ?? ? ? ? ?? ? ?1 c o smkji T kji r P S??? ? ? ??121 1 1ttmkji T ki Tj i ir P r P ?? ? ? ???? ? ?971min i i Tif C P????971 1ii ?? ??0 i GiPP???注： cos kj? 、 cos ki? 表示線路的功率因數(shù)。 （四） 110KV 線路的電流約束： （五） 35KV 變壓器容量限制，上網(wǎng)電量要滿足線路的限流： （六）變壓器容量限制： 注： β表示 35KV 變壓器的最大負(fù)載率、 βˊ表示 110KV 變壓器的最大負(fù)載率。 不考慮網(wǎng)損時(shí)，雖然會(huì)對結(jié)產(chǎn)生一定的誤差，但是構(gòu)建的模型是線性的。實(shí)際線路中由于潮流的影響，網(wǎng)損是一定存在的，會(huì)對小水火電站進(jìn)一步的約束。 某地區(qū)小水火電站的購電優(yōu)化數(shù)學(xué) 模型 根據(jù) 節(jié)線性規(guī)劃法所分析得到的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，應(yīng)用于某地區(qū) 97個(gè)小水火電站的購電優(yōu)化中。 目標(biāo)函數(shù)為： 等式約束條件為： 不等式約束條件為： （ 1）各發(fā)電機(jī)組容量約束： （ 2）線路潮流和變壓器容量約束： ① 接入 220KV d4 變電站 110KV 母線的通道 I、 110KVa4d4 線（ T 接 d1a4d4 線）限流 494A，換算成功率為 95MW： M1 電站出力 +接入 a2 電站小水電出力 a2 變電站負(fù)荷 +接入 a3 變電站小水電出 （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） () 35 201 1 2 1 314 51923iip P q q? ? ??? ? ? ? ??13431 95000ii P q p?? ? ? ??1 3 2 0 3 04 3 1 1 2 1 3 2 21 1 4 2 2 95000i i ii i iP q p p P q p q P q p? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?201114 28000iip P q??? ? ??302222 56000ii P q p?? ? ? ??7 9 7 1 1 56000p P q?? ? ?444 5 6 531 76923iip p p P q??? ? ? ? ??力 a3 變電站 負(fù)荷 ≤270A（ a3a4 線限流，轉(zhuǎn)換成功率為 ）： 接入 a1 變電站小水電出力 a1 變電站負(fù)荷 +Z5 電站出力 ≤494A（ Z5d4 限流，換算成功率為 95MW）： 接入 a1 變電站小水電出力 a1 變電站負(fù)荷 +Z5 電站出力 +M1 電站出力 +接入 a2變電站小水電出力 a2 變電站負(fù)荷 +接入 a3 變電站小水電出力 a3 變電站負(fù)荷 +接入a4 變電站小水電出力 a4 變電站負(fù)荷 +Z8 電站出力 494A（ a4d4 線限流