发电厂经济运行课程设计实验报告.doc
课程设计报告( 2010 - 2011年度第二学期)名 称： 发电厂课程设计 院 系：电气与电子工程学院 班 级： 电管0902班 学 号： 1091140216 学生姓名： 雷经纬 指导教师： 舒隽、毛安家 设计周数： 两周 成 绩： 日期：2012年7月4日一、程序流图二、源程序及其程序中的符号说明集2.1 实验一：火电机组最优规划2.1.1线性规划模型目标函数：Min F=340*P11+340*P12+400*P21+400*P22(1)系统有功功率平衡等式约束P11+P21=400P12+P22=700(2)机组最小和最大功率约束 100<=P11<=600100<=P12<=600100<=P21<=400100<=P22<=400 (3)升降功率速度约束-200<=P11-200<=200-200<=P12-P11<=200-200<=200-P21<=200-200<=P22-P21<=2002.1.2 转化为标准形式的线性规划的数学模型目标函数：Min F=340*P11+340*P12+400*P21+400*P22(1)系统有功功率平衡等式约束P11+P21-400=0P12+P22-700=0(2)机组最小和最大功率约束100<=P11<=600100<=P12<=600100<=P21<=400100<=P22<=400(3)升降功率速度约束-P11<=0P11 <=400P12-P11 <=200P11-P12<=200P21 <=400-P21 <=0P22-P21 <=200 P21-P22<=2002.1.3符号说明集P11：机组1在1时段有功输出P12：机组1在2时段有功输出P21：机组2在1时段有功输出P22：机组2在2时段有功输出F：总成本2.1.4 源程序f= 340,340,400,400Aeq=1,0,1,0;0,1,0,1Beq=400,700A=-1,0,0,0;1,0,0,0;-1,1,0,0;1,-1,0,0;0,0,1,0;0,0,-1,0;0,0,-1,1;0,0,1,-1b=0,400,200,200,400,0,200,200lb=100,100,100,100ub=600,600,400,400x,fval=linprog(f,A,b,Aeq,Beq,lb,ub)2.2 实验二：水火电混合机组最优模型2.2.1线性规划模型变量：P11 ,P21 ,P31 ,P41 ,P12 ,P22 ,P32 ,P42,q31,q32,q41,q42,S31,S32,S41,S42,V31,V41目标函数Min F=340*P11+400*P21+0*P31+0*P41+340*P12 +400*P22+0*P32+0*P42(1)系统有功功率平衡等式约束P11+P21+P31+P41=400P12 +P22+P32+P42=700(2)机组最小和最大功率约束100<=P11<=600100<=P12<=600100<=P21<=600100<=P22<=6000<=P31<=4000<=P32<=4000<=P41<=4000<=P42<=400(3)机组跟踪负荷能力（即升降功率速度约束）约束-200<=P11-200<=200-200<=P12-P11<=200-200<=200-P21<=200-200<=P22-P21<=200-400<=P31-200<=400-400<=P32-P31<=400-400<=200-P41<=400-400<=P42-P41<=400（4）水电机组水能转换公式P3=12q3P4=7.6q4（5）水电机组水量平衡式V31=100-q31-s31+20+0+0100=V31-q32-s32+20+0+0V41=80-q41-s41+20+q30+s3080=V41-q42-s42+20+q31+s31（6）弃水约束S31>=0S32>=0S41>=0S42>=0（7）发电流量约束0<=q31<=200<=q32<=200<=q41<=200<=q42<=20（8）库容约束90<=V31<=11090<=V32<=11070<=V41<=9070<=V42<=90（9）初始库容V30=100V40=80（10）末期库容V32=100V42=80（11）初始发电流量q30=0q40=0（12）初始弃水量S30=0S40=0（13）初始功率输出P10=200P20=200P30=200P40=2002.2.2 转化为标准形式的线性规划模型目标函数Min F=340*P11+400*P21 +340*P12 +400*P22(1)系统有功功率平衡等式约束P11+P21+P31+P41=400P12 +P22+P32+P42=700P31-12q31=0P32-12q32=0P41-7.6q41=0P42-7.6q42=0（2）机组最小和最大功率约束100<=P11<=600100<=P12<=600100<=P21<=600100<=P22<=6000<=P31<=4000<=P32<=4000<=P41<=4000<=P42<=400(4)升降功率速度约束-P11<=0P11 <=400P12-P11 <=200P11-P12<=200P21 <=400-P21 <=0P22-P21 <=200P21-P22<=200-P31<=200P31 <=600P32-P31 <=400P31-P32<=400P41 <=600-P41 <=200P42-P41 <=400P41-P42<=400(5)水电组水量平衡式q31+s31+V31=120q32+s32-V31=-80q41+s41+V41=100q42+s42-V41-q31-s31=-60（6）弃水约束0<=S31<=inf0<=S32<=inf0<=S41<=inf0<=S42<=inf（7）发电流量约束0<=q31<=200<=q32<=200<=q41<=200<=q42<=20（8）库容约束90<=V31<=11070<=V41<=902.2.3 符号说明集P11：机组1在1时段有功输出P12：机组1在1时段有功输出P21：机组2在1时段有功输出P22：机组2在2时段有功输出P31：机组3在1时段有功输出P32：机组3在2时段有功输出P41：机组4在1时段有功输出P42：机组4在2时段有功输出q31：机组3在1时段发电流量q32：机组3在2时段发电流量q41：机组4在1时段发电流量q42：机组4在2时段发电流量S31：机组3在1时段弃水量S32：机组3在2时段弃水量S41：机组4在1时段弃水量S42：机组4在2时段弃水量V31：机组3末期库容V41：机组4末期库容2.2.4 源程序f=340,400,0,0,340,400,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0Aeq=1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;0,0,0,0,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;0,0,1,0,0,0,0,0,-12,0,0,0,0,0,0,0,0,0;0,0,0,0,0,0,1,0,0,-12,0,0,0,0,0,0,0,0;0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,-7.6,0,0,0,0,0,0,0;0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,-7.6,0,0,0,0,0,0;0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1,0;0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,-1,0;0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1;0,0,0,0,0,0,0,0,-1,0,0,1,-1,0,0,1,0,-1beq=400,700,0,0,0,0,120,-80,100,-60lb=100,100,0,0,100,100,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,90,70ub=600,600,400,400,600,600,400,400,20,20,20,20,inf,inf,inf,inf,110,90A=-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;-1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;1,0,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;0,0,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;0,-1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;0,1,0,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0b=0,400,200,200,400,0,200,200 x,fval=linprog(f,A,b,Aeq,beq,lb,ub)三、程序计算结果3.1火电机组计算结果 指标时段机组1功率输出（MW）机组2功率输出(MW)购电成本(元)购电总成本（元）130010014200039200025002002500003.2 水火电混合机组计算结果1. 各机组功率输出 单位：MW机组名称时段1时段2110020821001003112.2558240487.74421522. 水库库容单位：机组名称时段0时段1时段23100103.508010048078.3432803. 发电流量 单位：机组名称时段1时段239.354720411.5453204. 弃水流量 单位：机组名称时段1时段237.13733.5080410.111514.83525. 购电成本 单位：元购电成本时段1时段2成本74000110720总成本1847203.3机组运行图四、思考题1. 如果不考虑机组升降出力速度，优化结果有何不同？结果变化：当不考虑机组升降出力速度时，由计算结果可以看出，各个数据在数值上变化几乎为零，所以机组升降出力速度对题设情况的优化结果没有影响。原因分析：题设情况下进行优化时，机组升降出力速度的优化结果并未达到上下限，此时，机组升降出力速度的约束并未对优化结果产生影响，因而，不考虑机组升降出力速度，优化结果不变。2. 如果不考虑末期库容约束，优化结果有何不同？结果变化：不考虑末期库容约束时，优化结果中水库3和水库4的末期库容均有所减少，时段1机组3的功率输出增多，机组4的功率输出减少，其他功率输出不变。原因分析：机组3的水能转换系数比机组4的大，因为最大发电流量和库容的影响，理论上应该尽可能让机组3多发电，但由于存在各种约束，机组3的发电量受到限制。而不考虑末期库容约束时机组3受到的限制减少，因此机组3的功率输出会有所增加。而相对于火电机组来说，水电的发电成本低，在允许的情况下应让水电机组尽可能多的发电，因此，机组4的末期库容减少，及其发电量增加。3. 如果不考虑最大发电流量，优化结果有何不同？结果变化：不考虑最大发电流量时，计算发现各时段机组1和机组2均只输出最小功率，机组3和机组4的功率输出增大，购电成本减少。 分析原因：由于水电机组的边际成本为零，理论上应尽可能的让水电机组多发电，但因为水电机组存在一个最大发电流量，所以其输出功率受到限制。而不考虑最大发电流量时，水电机组只受到库容的影响，可以满足尽可能多发电的要求，但又由于火电机组存在一个最小发电功率，所以为使购电成本最小而又满足约束条件，让火电机组输出最小功率，剩余负荷让水电机组承担，这样一来火电机组的成本则降到最低，即购电成本最小。4. 设计中遇到的问题和解决的办法。算例二计算的时候有几个变量没放到式子中去，使得计算出现错误。很多时候是行列元素不对，在matlab里面报错，通过查看matlab里面的错误提示和一些同学的指导终于把问题给搞定了。5. 通过这个课程设计，你有哪些收获？对该课有何建议？通过这个课程设计我深深体会到了Matlab的强大，以后再解决线性规划问题的时候肯定会首先考虑Matlab，使用它不仅让计算更加简洁而且让我们对整个问题的认识更加透彻。这次的课程设计也加深了我对电力经济的理解，对各种最优模型的建立和求解也更加深入，Matlab的使用也逐渐开始熟悉。动手能力又增强了。一些小的建议：希望matlab里面的linprog函数能够更加简洁，要是不用化为标准型就好了，可以省去很多麻烦！
