基于和声搜索算法的电力系统经济调度

摘 要：针对风电并网对电力系统经济调度的影响，以火电机组的燃料成本及火电厂环境成本为目标函数建立模型。通过惩罚系数将污染气体排放量转化为环境成本。提出了基于模拟退火的和声搜索算法。通过与传统的遗传算法比较，验证了该算法的可行性与有效性。

关键词：电力系统经济调度 和声搜索算法 模拟退火

中图分类号：TM712 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（c）-0120-02

电力系统经济调度是研究在满足系统功率平衡和运行约束条件的要求下，以实现经济利益最大化为目标的最优化问题。风能作为一种新型的可再生能源，在电力系统的地位逐步上升。世界利用风能的主要形式是并网发电，大型风电场的发电量直追火电机组[1，2]。由于风力发电具有间歇性和波动性，预测存在较大误差，使含风电场动态经济调度问题更加复杂，调度决策必须考虑风电预测不确定性带来的影响。动态经济调度能够更好地反应运行要求，保障电力系统安全稳定运行。本文建立了以发电的煤耗成本和污染成本最低为目标函数的经济调度模型并基于模拟退火的和声搜索算法。

2 基于模拟退火的和声搜索算法

2.1 和声搜索算法

和声算法是对音乐演奏的原理的模仿。模拟了音乐家们通过自己对音乐的评价在排练音乐合奏的过程中，不断对各乐器的音调进行调整，最终形成一个最好的合奏状态，模拟这一现象，将乐器比作优化问题中变量，各乐器的音调相当于各变量的值，优化问题的第j组解向量等价于各乐器音调的和声，目标函数等价于音乐效果评价，提出了HS算法[3]。和声搜索算法是基于随机搜索的一种算法，但是却有更少的参数，往往被用于优化系统运行成本。

2.2 算法改进

和声搜索算法对初值具有依赖性。模拟退火算法的最大特点是算法本身与初值无关，最优解与初始解的状态即算法迭代的起点无关，并且具有渐近收敛及并行计算的特性，已经在理论上被证明是一种以概率收敛于全局最优解的全局优化算法[1]。基于和声搜索算法这一特点计算初值便可克服和声算法对初值依赖性这一缺陷。

3 算例分析

本文采用典型的10机测试系统。系统中含有一个风电场。根据风电场里有双馈异步风机V90，2MW 100台。计算过程中计算变量及风电场出力采用标么值计算。由于风电场出力具有随机波动性，本文假设风电场的并网使得正旋转备用增加wu%=20，负旋转备用增加wd%=40[4]。计算结果如表1所示。

而利用遗传算法所获得的最优解成本为254442.26万元。比较两种算法，可以看出，本文提出的基于模拟退火算法的和声搜索算法比起传统的遗传算法将总发电成本从254442.26元降低到232904.85元，节约成本21537.41，占总成本的8.464%。这一经济调度方案降低了对煤炭的消耗量，节省了一次能源，对应的环境的污染也减少，效果明显。是一个更好的经济调度方案。

4 结论

本文研究了含风电场的电力系统动态经济调度模型，并提出一种基于模拟退火算法的和声搜索算法，实例证明本文提出的基于模拟退火算法的和声搜索算法在计算含风电场的动态经济调度问题上具有一定的优越性，能够在短时间内找到最优解，对电力系统而言，节省一次能源的消耗量，减少污染气体的排放量，有较高的使用价值和发展空间。

参考文献

[1] 艾欣，刘晓.基于可信性理论的含风电场电力系统动态经济调度[J].中国电机工程学报，2011，1.

[2] Ross D W，Kim S.Dynamic economic dispatch of generation[J].Power Apparatus and Systems，IEEE Transactions on，1980（6）：2060-2068.

[3] 雍龙泉.和声搜索算法研究进展[J].计算机系统应用，2011，20（7）：244-249.

[4] 任博强，彭鸣鸿，蒋传文，等.计及风电成本的电力系统短期经济调度建模[J]. 电力系统保护与控制，2010（14）：67-72.