基于混沌神经网络的热电厂电价预测及热电优化分配的研究.doc

北京交通大学硕士学位论文基于混沌神经网络的热电厂电价预测及热电优化分配的研究姓名：罗欣申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：周渝慧20071201塞銮遁厶堂亟坐位监塞：（），丛幽迅亟：；学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：罗斤：导师签名：签字日期：沁年上，日用嗟签字日期：瑚年。月勋日塞銮亟太堂亟堂位金塞独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：巧斤欠签字日期：，年月口日致谢本论文的工作是在我的导师周渝慧教授的悉心指导下完成的，周渝慧教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来周渝慧老师对我的关心和指导。周渝慧教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，周老师渊博的知识、精益求精的工作作风和孜孜不倦的进取精神，是学生永远学习的典范。在此向周渝慧老师表示衷心的谢意和崇高的敬意。在实验室工作及撰写论文期间，同实验室的同学对我论文的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的父母，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。同时向上面没有提及到的，对本论文的完成给予帮助、支持、关心的老师、同学、朋友表示感谢；对参加本论文评议、评阅、提出宝贵意见的所有专家师长表示诚挚的谢意！绪论绪论本文的课题背景与意义发展热电联产的重要意义在发电厂中利用在汽轮机中作过功的蒸汽的热量供给热用户，这种在同一动力设备中同时生产电能和热能的生产过程称为热电联产，这种形式的发电企业称为热电企业【普通电厂锅炉产生的蒸汽驱动汽轮机发电机组发电后，排出的蒸汽仍含有大量的热量被冷却水带走，造成了热量的极大损失，而热电厂将不同品味的热能分级利用，高品位的热能用于发电，做过功的低品位的热能用于对外供热，提高了能源的利用效率，具有节约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供给等综合效益。一、节约能源现代大型机组虽然采用了各种技术提高机组的热效率，传统火力发电厂的效率也只能达到左右，燃料的热量有都损失了，其中冷源损失就占一以上班。热电厂利用一部分做过部分功的蒸汽对外供热，进行热电联合生产，能有效地减少能量损失，热电厂全年的效率均大于。另外，热电机组一般位于负荷中心或其附近，充分利用热电机组就近满足电负荷的需求，可以有效地降低网损，降低相应的输配电成本。热电联产的节能效益是显而易见的。、改善环境热电联产集中供热可取代一群分散供热的小型工业锅炉，减轻了对人口稠密地区的环境的污染。一方面分散供热锅炉房加装的除尘器的除尘效率通常较低，仅达，而热电厂中除尘器除尘效率一般为，可有效控制进入大气的粉尘量。另一方面，热电联产因燃烧率高及循环燃烧方式的采用，大大提高的燃烧率，改变了分散供热中因燃烧率过低而造成大量气体进入大气的状况，同时和固体废气物排放几乎为零。、提高供热质量热电联产的集中供热，使供热设备相对集中，供热设备的容量比较大，供热管网的规模比较大，因此，适应热用户负荷变化的能力比较强，压力和水力的波动随热负荷的变化的影响小，从而提高了供热质量。、增加电力供给立銮通是堂亟堂垃金塞近年来大功率热电联产机组逐渐增多，由于撼凝式机组可以在一定的条件下灵活的调节供电和供热的能力，尤其是在非供暖期，热电机组由于不供热或供热较少，机组发电能力与纯凝式发电机组能力无太大差别，可以效地补充发电市场，提高电力供给能力。所以，热电厂的建设是城市治理大气污染和提高能源利用率的重要措施，在目前已商业化的、可大规模实现能源转换的技术中，热电联产效率最高的可达踟。因此，坚持热电联产的发展方针，这不仅是优化今后中国电源发展的重要方向，也是提高能源效率的重要手段，还是提高人民生活水平的重要措施，这一点已被越来越多的人所认同。国内外热电联产发展现状能源问题已经当今世界各国最关注的问题之一，世界各国都将热电联产作为节约能源、改善环境的重要措施，积极鼓励支持不同形式、不同容量的热电联产，制订有关的法律、法规和技术政策。、国外热电联产发展现状欧盟自年开始实施热电联产战略以来，制订了一系列与热电联产相关的法律、法规，从污染排放控制（交易）、电瞬准入、电价及税收等方面对热电联产提供实质性支持。要求成员国在节能和可用能需求的基础上支持热电联产】。芬兰自年开始发展城市区域供热，目前区域集中供热占到全国建筑物供热的，边缘地区的分散供热占到，热电总装机占全部装机的。丹麦认为热电联产可以节约的燃料，减少的，到年丹麦热电联产的发电量占总发电量的，供热量占区域供热的。在年问国民生产总值增长了，而能源消耗实现零增长。英国虽然热电联产占发电比例不是很高，但英国致力于推广应用小型热电联产，年起英国禁止上马新的燃气发电机组，但热电联产机组则不受限制。英国政府还颁发了一套指南，规定所有发电项目开发上在项目上报之前要认真考虑使用热电联产技术的可能性。美国与年月公布其国家能源政策，认为热电联产除了可以带来环境上的收益外，还可以提高效率、节约成本，可以广泛的应用在工业锅炉、能源系统和小型建筑物上。认为热电联产是一种清洁、高度可靠的分散式能源技术，可减少输电损耗，减少建设输配电线路的高昂开支。计划年，使热电联产发电能力达到全美发电能力的，而到年则达到。下面是几个国家热电联产机组装机容量占总装机容量比例图如下：绪论图各国热电联产装机容鼍发电装机容晕的比例”一、我国热电联产发展现状我国的热电联产开始于世纪年代，由前苏联和东欧国家援建的一批热电厂是我国电力工业的基础，为新中国电力事业的发展和经济建设奠基。年后，中央提出到年工农业总产值翻两番，人民生活达到小康水平的宏伟战略目标，在能源政策上提出了节约与开发并重方针，在节约能源上采取一系列措施，积极鼓励热电联产的发展。年，中国电机工程学会热电专委会发布了关于发展热电联产的规定，为热电联产的发展提供了发展契机和政策支持。截止年底，我国热电联产的年供热量约为万，及以上供热机组共台，总容量达万，占及以上火电装机容量的，比上年增加个百分点，占全国发电机组总容量的。年热电机组增加装机万，不仅突破历年来最高记录，在世界热电发展史上也是史无前例。随着热电联产技术不断发展和在电力生产中所占份额不断增重，热电机组参与电力市场竞争的问题也将得到普遍关注。我国热电联产面临的问题和解决途径虽然热电联产具有公认的种种优点，但是随着我国电力工业的发展，特别是国家实行集资办电和多家办电的政策以后，电力工业发展很快。到年底我国装机己达万千瓦装机容量和亿千瓦时发电量【。电力工业的发展给热电联产企业带来了压力。、电力工业的高速发展使煤耗逐年降低进入世纪的中国电力工业发展己步入了大电网、大机组、高参数、超高压和自动化、信息化及全国联网的新阶段。现在报刊报导新批准的大电厂均为大机组，由于机组容量增大，参数提高，致使全国火电机组煤耗逐年下降。这在成本塞銮堑厶堂硒堂位盆塞上对热电联产企业造成了极大的竞争压力。、部分地区违规操作在目前电力生产的实际操作中，有些地区的电力部门没有很好的贯彻落实中央和地方政府关于支持发展热电联产举措，将热电联产供热机组同视为小火电机组，年度发电量指标过少，年度发电量指标一般按机组年运行小时计量下达，有些热电厂则为小时以下，有的热电厂仅为小时，限制了供热机组的供热能力，致使有的热电厂进行对外供热时采取少发电或有时仅带厂用电运行，当供热量不满足用户需要时，迫使新蒸汽经减压减温器直供，煤耗上升、经济性差，造成亏损。甚至热电厂发电量超限额，多发部分电量上网不给钱，还要加收小火电违约，款【】，这使热电联产企业的发展受到的严重的制约。热电联产的节约能源、保护环境的优势与目前受到的各方面的压力阻碍其发展所形成的矛盾如何缓解，成为亟需要解决的问题。在当今市场化的竞争时代，无疑引入竞争，打破计划垄断是解决问题的最佳途径。、日益增加的热电机组分额为热电联产机组参加竞价提供了生产基础年关于印发“十一五”十大重点节能工程实施意见的通知将热电联产做为十大重点节能工作之一。国家发展改革委员会能源局的预测指出到年，我国热电联产总装机容量将占全国总发电装机容量的。这表明，在今后的十几年里，热电联产机组装机容量将有大幅度的增长。随着新增机组容量的加大，技术的进步，除背压机组之外，其他类型的热电机组参与市场竞争不存在技术上的问题。热电联产企业，尤其是配备有抽凝式发电机组的热电厂，完全有能力在一定范围内调整发电量，参与市场竞争，摆脱过去电力调度分配发电量指标过小的困境，根据实际需要竟价上网。、电力市场改革的不断发展为热电联产机组参加竞价提供了市场基础电力市场化发展需要逐步扩大竞价机组范围，增加市场竞争主体，减弱局部市场力。目前各个区域电力市场初期运营规则中对热电机组没有详尽的操作细则，导致在划分竞价电量空间和非竞价电量空间上存在着一定的矛盾，对参与竞价的各市场主体有失公平。随着热电机组所占份额的增加，热电机组参与电力市场竞争将会使得扩大电力市场的竞争范围，在更大范围内优化各区域市场的资源配置，有效促进区域市场竞争程度和健康、有序的发展。同时可以通过竞争，使热电联产企业提高技术水平和管理水平，进行现代企业制度改革，降低生产成本，使那些机组规模小、热负荷不足和管理水平差的热电厂退出热电市场。、国外热电联产机组参与竞价的方式为中国热电机组竞价提供了理论基础从国外热电联产机组是否参与竞价来看，不同的国家采取的方式有所不同，美国的大部分州、北欧、英国、德国等地的电力市场中的热电机组参与了市场竞绪论争，也有部分国家热电机组在竞争之外。所以热电机组完全有参与竞价的能力，并且有很多国家丰富的经验可以借鉴，是否参与竞价完全取决于各个国家的政策、工业发展规划等方面的宏观因素。从热电机组参与竞价的国家经验来看，在国外电力市场中，热电机组与常规火电机组遵循同样的模式和规则，没有特殊的处理规则或方法。从技术特性来看，除背压机组外，其他类型的热电机组参与市场竞争不存在技术上的问题。热电联产机组参加竞价，有利于缓建目前的矛盾，有利于体现市场公平，有利于热电联产企业的发展。并且从国外经验来看，在竞争的电力市场中，热电机组并不需要特殊的规则，这电有利于市场的同一化管理。在这种情况下，热电厂要未雨绸缪，一方面要求企业深入了解目前竞价上网机制，对次日市场出清电价有所预期，以获得更多的并网发电的机会，提高企业的收入；另一方面，企业的利润等于收入减去成本，要提高利润，还需要降低自己的成本，由于机组性能不同，在不同的负荷情况下耗量也不同，所以企业同时需要关注如何在给定负荷条件下使企业内运行机组的耗量之和最小，从而有效的降低成本。本文研究的意义本文针对热电联产企业面临的挑战，分别从两个方面研究了企业的对策，对提高企业竞价能力、降低企业能源消耗有重要意义。、从提高企业竞价能力角度来讲在我国目自订试行的发电侧开放的电力市场中，电能作为买卖双方交易的商品，其商品的价值规律是由商品价值的货币表现形式系统边际电价来实现的。电价是整个电力市场的杠杆和支点，在整个电力市场中发挥着核心的作用。电价不仅仅是整个电力市场的指挥捧，而且对于每一个市场参与者来说，也是晟为重要的。因为在电力市场中，各个参与者之问发生的交易和关系都是以电价为基础的。（）从发电商角度分析边际电价是它的产品价格，其利润依赖于成功的报价策略，而成功的报价策略形成的基础是对短期市场走向的准确把握，把握市场的走向就需要对边际电价做出准确的预测。在这种情况下，发电商才能掌握市场先机，从而构造最优的电量、电价投标策略，以期获得最大利润。（）从整个电力系统角度分析边际电价可以引导用户的用电行为，由于低谷期电价低，高峰期电价高，用户不仅要控制总的用电需求，还要调整用电时间以降低用电费用，这样就可以减小系统的峰谷差，提高系统负荷率，降低系统运行费用，增加系统运行的安全可立銮适厶堂亟堂僮论毫靠性，并可在一定程度上缓解某些特定时段容量短缺而某些时段又大量剩余的问题。（）从用电方角度分析系统边际结算电价构成了它的单位购电成本，用电方可以根据自身用电情况制定合理的用电计划，如一些工厂可以将生产用电时间安排在低谷用电时期，普通用户可以通过购买能自动控制时间、智能化程度较高的家电来享受低谷用电的优惠，从而降低生活和生产成本【。（）从市场监督者角度分析边际电价为促使市场健康、稳定、有序的竞争、发展以及各种电价政策的制定提供了科学依据。国家电力监管委员会通过边际电价可以把握电力市场的电价总体发展变化情况，及时向政府价格部门提出调整电价的建议；各级地方电力监管机构可以通过边际电价，监管包括发电、输电、售电在内的所有电力企业的市场竞争行为，防止具有市场操纵力的电力企业垄断或操纵电价，维护电力消费者的利益以及电力市场竞争的公开、公平、公正。总之，当热电企业当作为一名发电商进入电力市场竞争后，只有对未来电价有准确的预测，才能获得更多并网发电机会，提高企业的收入。同时，电价预测方法是通用的，同样适用于其它场合的电价预测。而电力市场的各个参与者显然都关心边际电价的发展变化趋势，因此本文的研究具有广泛的适用性。并且随着电力市场化的不断深入，边际电价预测的重要性将越来越突出，预测结果的准确性要求竞越来越高，因此有必要对边际电价进行积极深入分析，努力提高边际电价预测的准确性和通用性。、从降低企业能源消耗角度来讲在实行电力市场后，企业作为独立的法人，面对激烈的市场竞争，将自主决策，自主经营，自负盈亏，担负市场中的各种各样的风险。热电联产企业要在激烈的市场竞争中求得生存与发展，就必须最大限度地降低其生产成本。对燃煤电厂而言，燃料费用占变动成本的以上】。因此，降低燃料消耗量，无疑是企业降低生产成本，增强其竞争力的有效方法之一。热电企业机组的经济运行除了与先进的设备、管理、高素质的员工有关外，在很大程度上是与机组的运行方式和负荷的合理分配分不开的。在保证安全运行的自口提下，研究不同类型机组的特性、运行方式成为研究机组经济运行的首选课题。近年来，人们已在热电分摊、大电网的负荷调度、凝汽式发电厂的最优负荷分配方面做了很多研究。由于热电厂同时生产两种形式不同、质量不等的两种产品热能和电能；有时还可能存在两种不同的生产方式热电联产和热电分产；还有当热电厂存在多种不同类型的机组时，负荷的合理优化分配和经济运行方式的研究比凝汽式电厂就更加复杂了，这时不仅需要考虑设备动力特性和热力系统运行参数对热经济性的影响，还要充分考虑不同类型机组的运行特性，以达到在满足用户对供热量、发电量要求的前提下能耗最小（或煤耗最小）。因此，通过优化方法控制机组运行方式，可以有效地降低成本，提高机组的经济效益。为企业在激烈的市场竞争中提供重要的砝码。本文的研究方法讨论电价预测研究现状在放松管制的电力市场中，电价预测是进行优化决策的基础。目前国内外学者提出了各种方法来进行电价预测，归结起来，主要是以下几类：、模拟仿真法电价预测的模拟仿真法中含有个电力系统的详细模型和一个定价程序，在此基础上建立电价预测的模型并求解。具体而占就是通过模拟各机组的运行条件和系统约束模拟实际调度情况，从而预测各节点的详细电价曲线。但它需要收集大量的数据，如发电机组数据、输电数据、水电机组数据等，而通常情况下，要全面准确的获取这些数掘是非常困难的，如果采用典型数掘代替，又很难保证预测精度。所以目前很难把模拟仿真法应用到实际的电价预测中。文献【】提出系统边际发电单元概念，利用随机生产模拟方法得到边际发电单元的概率计算公式，以获得系统边际发电成本的概率分布与密度函数。该方法不仅能考虑发电机组随机强迫停运和负荷预测的不确定性，且易于计入燃料价格的不确定性。文献根据机组数据、输电数据、交易数据和水电机组数据，建立了完整的随机生产模型，取得了良好的预测效果。文献】提出电价预测应在电能成本分析和风险评估的基础上进行，认为应对电力系统逐小时地进行随机生产模拟，将系统总燃料费、失负荷概率及电量不足期望值作为电价预测酌原始数据、时问序列法时间序列法是根据电价本身的变化规律，利用统计学方法建立数学模型，这是应用较早、最为广泛、发展比较成熟的一种方法。它的优点是所需历史数据少、工作量少、计算速度快等。缺点是历史数据准确定要求高，模型选择难度大，如果模型选择不准确，即使参数估计再准确，预测结果也不会很理想。文献】将电价进行小波分解，得到低频上的概貌序列和高频上的细节序列，并对各个子电价序列分别利用累积式自回归滑动平均模型（）进行预测，结果表明引入小波分析对提高预测精度是有益的。文献】利用线形移动自回归模型京变通厶堂亟堂缱论塞预测电网边际电价，使相对误差小于的点达到以上。文献利用模糊隶属函数建立了复合回归模型，并在此基础上建立了模糊非线性回归模型，并用实例验证了方法的正确性。、灰色理论预测法灰色理论预测法是把电价序列看作一真实的系统输出，它是众多影晌因子的综合作用结果。把电价序列通过生成变换，使其变化为有规律的生成数列再建模，用于电价预测。具有要求样本数据少，不考虑分布规律，不考虑变化趋势，运算简便等特点。但是由于电价变化较频繁，有可能出现急剧的上升和下降，使得灰色理论更适用于进行中长期预测，在短期预测中精度不够理想。文献建立了改进型灰色模型，通过对原始数据序列的平滑处理和对微分方程求解的处置条件的变化提高了预测精度。文献】对（，麒型进行了修正，分别建立了计及负荷因子的预测模型和计及预测时刻前一小时电价的预测模型。、人工神经网络法人工神经网络，是对人脑或自然神经网络若干基本特征的抽象和模拟。人工神经网络法是利用神经网络的学习功能，通过按已发生的事件积累经验，根据学习规则不断修改模型的网络连接权值，最终实现对目标的正确计算、识别和预测等。它的最重要的特点就是其良好的自适应与自学习性，能适应非线性网络【。文献建立了模糊混沌神经网络模型，将连续三天的负荷、连续三天的可用发电容量及连续两天的电价模糊化后输入网络中进行预测。文献建立了动态神经网络，并采用二进制与实数编码相结合的联合编码，用遗传算法优化得到神经网络结构及对应权值，建立了具有较高预测精度的预测模型。文献采用结合酣神经网络和模糊理论的方法预测，得到了良好的预测效果。文献【】采用自适应神经网络，通过不同影响因素采用不同的权重方式，有效地提高了预测精度。、电价预测的新发展混沌理论的应用混沌是指在确定性的非线性系统中，不需要任何随机因素亦可以出现的类似随机的行为，它是非线性动力系统中的一种普遍现象。通过分析系统内部的混沌特性，恢复其在高维嵌入空问中的轨迹混沌吸引子，利用混沌吸引子进行预测的方法。目前随着混沌理论的发展，该方法下成为预测领域的一个新的热点。文献通过计算指数显示该负荷系统具有混沌特性，并对负荷时间序列进行相空间重构，最后通过多层感知机对重构相空间进行预测。文献提出一种相空间重构理论分析短期负荷特性，重构相空间的吸引子，然后用神经网络来拟合空间吸引子的演化进行预测。文献利用最小临近点法和互信息法验证了电价序列的混沌特性，并进一步采用算法对电价进行了预测研究。文献介绍了混沌理论在神经网络方面的应用，介绍了多种混沌神经网络模型。混沌理论的发展，使得预测可以不必事先建立主观模型，而直接根据数据序列本身所计算出来的客观规律进行预测，这样可以避免预测的人为主观性，提高预测的精度和可信度。这正好弥补了由于短期电价序列表现出的多变量动态演化行为和多层次结构特性，很难用某种函数关系来表示的缺陷。混沌预测利用混沌吸引子在不同层次的自相似性进行混沌系统的短期预测，它不需要了解各影响因素与电价之问的相互关系，也无需对电价序列建立工作日和节假日预测模型，仅通过相空重构来近似恢复原来的多维非线性混沌系统。随着相空间重构理论和方法的不断发展和完善，对混沌理论的研究也更充实和完备，并且能够将一些理论模型上所研究的混沌概念和方法直接移植到观测资料所确定的动态系统上，从而使人们可直接通过观测得到的时间序列来研究所考虑系统的动力学行为。本文将混沌在时问序列和神经网络上的两种应用联系起来，建立了电价预测模型，并与传统神经网络模型进行比较，证明了该方法的有效性。热电负荷优化分配研究现状负荷优化分配在内容上包括两个方面：一是并列运行机组日的负荷优化分配，它以给定电厂运行机组组合为提进行机组问负荷分配；二是机组的优化组合，即根据负荷预测，确定一个调度周期内各时段参加运行的机组组合和机组出力。由于后者对机组的机动性和启停工况提出的要求较高，涉及的条件非常复杂，而且很多因素难以精确确定，因此在实际的电厂操作中还不能得到理性的效果，目前在电厂还没有到应用的阶段。本文主要研究并列运行机组问的负荷优化分配问题。通常的负荷优化分配主要可以分为三种情况，一种是传统的优化方法，包括效率法，等微增率法等；一种是基于数学规划的优化方法，包括线形规划，动态规划等；一种是现代优化算法，包括遗传算法，模拟退火算法及新兴的粒子群算法等。本节主要对各种算法进行简要的分析和说明对比。、传统优化算法文献采用效率法，以机组的汽耗微增率为依据，按顺序安排机组带负荷运行。文献采用等微增率法，根据数学极值理论，认为当各机组能耗微增率相等时，整个系统的能耗达到极小值。这两种方法简单易行，但是前者虽然肯定了局部最优，却不能肯定全局最优，后者要求能耗函数为严格的凸函数，在实际中常难以实现，需要近似处理。目口这种传统的方法正在被新兴算法所取代。、数学规划算法塞銮遵厶堂殛堂位论塞文献采用线性规划法，将供热机组发电功率分解为凝汽发电和热化发电两部分，分段建立目标函数，并令小区间内等微增率为常数求解。但由于机组的能耗特性曲线一般不服从线性函数，需要进行线性化处理，计算结果偏差较大。文献利用动态规划法，将多阶段的决策过程转化为一系列单阶段问题，然后逐个求出最优解从而得到全局最优解，每一步运算均为某项能耗特性的最小运算。文献建立了双层快速动态规划模型，利用预先存储好的不同功率下的最佳组合机组数，对水电站空间和时间进行快速分配。动态规划法求解过程物理意义明确，计算精度高。缺点是对于机组较多的电力系统，计算量太大。、遗传算法遗传算法是一种基于生物界自然选择和自然遗传机制的随机化搜索算法。它是一种全局优化搜索算法，可以解决组合优化问题以及目标函数或某些约束条件下不可微的混合非线性优化和多目标函数问题。文献将改进的遗传算法与伊柚方法相结合，可以有效地处理约束条件，避免了罚函数中罚因子选择不当带来的问题。文献提出了一种改进的变尺度混沌优化算法，采用目标函数中负荷取值区间判别方法降低优化问题的规模，减少了计算次数。遗传算法的缺点是，本质上属于无约束优化算法，如何处理约束条件将在很大程度上影响算法的效率，另外算子需要进行复杂的选择、交叉和变异操作，计算量较大，所需时间长。、模拟退火法模拟退火算法原理是在同一温度，分子停留在能量小的状态的概率比停留在能量大的状态的概率要大，当温度趋于零时，分子停留在最低能量状态的概率趋于。在负荷的优化分配中将能量看成是目标函数，则寻求能量最低点的问题就转化成求目标函数的最小值的问题。文献研究了模拟退火法在两台机组间的热电负荷优化分配，取得较好效果。文献将模拟退火法与遗传算法结合，结合两者局部搜索和全局搜索能力，有利于丰富优化过程中的搜索行为。模拟退火算法由于初始温度，温降控制方法，终止规则都是人为确定的，人为的调整会造成计算结果的差异。、粒子群算法粒子群算法（）最早是由美国社会心理学家和电气工程师于年提出的一种新的进化计算方法，是在模拟鸟群觅食过程中的迁徙和群集行为时提出的一种基于群体智能的演化计算技术。文献【】利用进行负荷分配，并将结果与算法相比较，结果显示出算法具有较优秀的分配结果。文献将算法与经典进化算法相比较，结果显示算法计算需要更短的时问。绪论同遗传算法相比，粒子群算法的优势在于没有复杂的数学计算、程序代码容易实现、且没有许多参数需要调整，计算效率高，非常适用于工程应用。而本文对热力和电力负荷进行分配，参数多、约束多，在这种条件下，粒子群算法能快速有效的寻得最优解或次优解，本文就在此基础上建立了基于算法的多目标负荷优化分配模型。对三个标燃料消耗最小、电力偏差最小及热力偏差最小，进行协调处理，并在此基础上以并行的方式搜索多个可行解，可为决策者提供多个可行性建议。本文研究的主要工作本文研究的主要内容如下：、分析学习了电价预测和负荷优化分配在当前的研究情况，在预测问题和优化分配问题上的各种实现算法，并进行了探讨比较。、分析了电力市场的交易模式，系统边际电价的形成机制、特点及主要影响因素，并针对具体的电价和负荷数据研究其特点和相互之日的异同点，强调电价序列比负荷序列具有更强的波动性，电价预测比负荷预测更加困难。、介绍了混沌理论的基础知识，混沌时间序列的相空间重构方法和判别方法，并采用方法对研究的电价序列和负荷序列进行相空间重构，同时利用关联维数法对两个序列的混沌特征进行了判断。、研究了混沌时间序列的预测方法，并利用神经网络的自学习与自适应的能力分别建立了传统神经网络模型、单变量馈型神经网络模型和多变量混沌神经网络模型，并对他们进行分析比较和评价，最后得到较理想的预测结果，可以为热电厂提供价格指导。、讨论了热电联产企业的热力和电力分配的特点，指出热电联产企业由于机组类型多、组合复杂，分配较纯凝汽式发电厂更加复杂。对热电联产企业的不同类型的机组进行了研究。、针对热电联产企业通常存在母管制和单元制两种不同的原则性热力系统。这两种热力系统的分配方式是不同的。虽然目前大机组普遍采用单元制，但是许多建设年代较早的热电厂和一些小型热电厂、自备热电厂等仍广泛的采用母管制热力系统。因此本文分别对单元制系统和母管制系统的负荷分配进行了研究。、针对热电优化分配需同时要满足电力和热力的需求，又要使本厂的燃料消耗费用最小，这通常是一个矛盾体。提出多目标粒子群算法，通过给出一组决策意见，包括燃料消耗最小情况、电力平衡偏差最小情况、热力平衡偏差最小情况等，供决策者在不同的环境条件下做出最有利于本企业的决策。哀銮道厶堂亟堂位：金塞、利用对电价预测和优化分配问题进行计算软件的编制，验证了算法的可行性，并且具有界面友好、可操作性好、计算速度快等优点。系统边际电价概述系统边际电价概述电力市场的交易模式电力市场的交易模式通常按进行电力电能交易的主市场的组织形式来定义，按市场开放程度来划分【。电力市场交易模式的发展，可以分为如下几个阶段：、垄断经营模式由政府垂直垄断经营的传统电力工业模式是发、输、配、用四个环节均实行垄断，统一管理、统一规划、统一调度、统一经济核算，发电不竞争，用户不能选择供应商。这种体制自我国实施集资办电机制以后，发电环节的垄断逐渐被打破了。、联营体（）模式在电力市场化改革后的英格兰和威尔士，发、输、供电从体制上完全分离。发电完全竞争上网，其电价由电力库确定，采用强制型电力库模式。电力库实际上就是一个电力交易的场所，在该模式下，电力库是发电侧市场的单一购买者和用电侧市场的唯一售卖者，亦即市场中所有发电者向电力库售电，所有购电者从电力库购电。电力市场中的所有交易都必须通过电力库进行，并利用合同市场进行调节，允许发电厂商与大用户或持许可证单位直接签订购售电合同、会融差价合同或电力远期合同等，当然合同的交易也必须在电力库中进行，并接受市场管理机构的管理。、双边交易模式双边交易模式属于非强制型电力市场模式。在该模式下，发电商与用户或经销商买卖双方通过协商确定价格，直接签订电力双边合同，然后递交给交易中心。调度机构只起着协调职能，对于交易市场只简单负责交易的实现，而不在电网调度过程中考虑发电厂商的电价因素。双边交易模式最大的特点是交易双方为发电厂商与最终用户或者为双方各自的代理或中介机构，能够最好地实现用户直接自由地选择供应商的目的，使用电户与发电厂商能根据自身情况独立地安排彼此之问的电力交易，从而被认为是体现市场自由竞争的最好形式。此模式一般不单独存在，而常与联营体模式共存，只是双边交易市场所占的份额较大。、零售竞争模式这种模式是电力市场的成熟阶段。该模式下，发、输、配、用四个环节均实行全面竞争。该模式最显著的特点是允许所有用户选择供电公司，供电公司向用户发出告示，用户根据电价及服务质量选择供电公司，与供电公司签订供用电合同。要求输电网和配电网全部开放，配电和售电分开，在售电领域引入竞争。这复銮道厶堂缝堂位论塞种模式是未来世界电力工业全面走向市场化的成熟阶段。根据我国目前的现状，我国试行的电力市场多采用基于交易中心的联营交易模式，主要运行方式是“”模式。“”是指电力市场的单一购买者，即电网经营企业；“”是指参与市场竞争的各个独立发电企业。电网经营企业是发电侧电力市场的单一购买者，负责经营所有发电企业的上网电量，并保证用户用电。不同的电力市场交易模式，采用不同的竞价机制。当前国际上大多数国家和我国正在试行的几个区域电力市场中，都是以系统边际电价为核心进行结算的【。为了更好的了解系统边际电价，下面将主要介绍系统边际电价的形成机制。系统边际电价形成机制系统边际电价（，）是电力市场中反映电力商品短期供求关系的统一价格。系统边际电价即为根据预测的各用户负荷需求和各公司的报价，按照从低到高的顺序确定的满足系统需求的上网公司报价的最高电价，亦即市场的最终出清价。交易中心与发电商关系如下：图交易中心与发电商关系在该机制下，每天分为若干个时段，通常为或为一个交易时段，提前一天计算次日的交易电价和电量。市场交易过程如下：、发电商和电力公司在每天上午提交次日各个时段的售电或赂电投标书，报交电力交易中心，其中发电商需要提交次日某一交易时段最大可发电量与相应的发电报价。、由电力交易中心汇总做出每时段的总的供需曲线，按报价从低到高的顺序选择发电商，直至所选择的发电商的最大可发电量之和与该时段的需求电量平衡，最后一位被选中的发电商的报价即为市场出清电价，办称为系统边际电价。所有投标获胜的厂商均按此价格进行结算。系统边际电价概述电价边际电价负荷图边际电价形成过程四个发电商的报价分别如上图所示，某时刻市场的平衡点处对应的边际电价，则所有的出清价都按结算。在统一出清电价下，对发电商而言，如果报价过高，可能竟价不成功，也可能竞价成功成为边际机组，但得到的上网电量不多；如果报价过低，且在低电价下满足系统容量要求，将会以低电价成交。在这种情况下，获利极小甚至有可能亏损。所以，在不考虑系统约束的情况下，边际电价是关系到发电商是否能竞价上网，能否获得期望的利润的重要指标。准确地预测系统边际电价，使发电商获得最大利益成为可能。系统边际电价特点通过分析系统边际电价的规律，可以发现系统边际电价具有自己的特点。以美国电力市场为例，该电力市场电价为每天点整点电价，是每整点交易的一个电价序列。得到短期系统边际电价规律如下：、周期性通过分析美国电力市场交易电价的时问序列来看，电价序列存在着一定的周期性。如图所示：塞銮通厶堂亟翌鱼盈窑图连续两个星期交易电价序列、从上图可以看出，电价每个交易日存在周期性变化规律，尤其是同类型的交易日，郎工作日和工作日之间，休息和休息开之间以及每周相对应的交易日之间的周期性更为明显。这种规律性实际上是非常复杂的，也就衍生了在通常的电价预测中通常要将工作同和休息日分开建模预测，甚至一周里的每一天都要单独建模预测，这就使预测本身变得复杂，而且不能充分利用到最近的电价变化趋势信号。在下文中将探讨如何更好的利用电价序列的周期性。、均值回复性随着经济的发展，负荷将会呈现总体增长和上升趋势，这点可以通过将各年度之间最大负荷比较发现，负荷是不断增长的。而电价不一样，它不具有增长的特点，与其他商品一样，电价围绕电力价值附近波动，随各种社会、经济、天气等众多因素而不断变化，如图所示。但不同时段的电价的均值是不同的，而且方差也随时间的变化而变化，具有异方差性。在短期电价预测中，若选择的历史数据较近，则可假设这段时间内均值无变化。、与负荷有强烈的相关性电价的变化与负荷变化有强烈的相关性，当负荷增大时，电价也随之提高，当负荷减少时，电价也随之降低。图为美国电力市场同一天交易电价和负荷时间序列对比图：系统边际电价概述图电价序列与负荷序列对比从上面的图可以看出，很明显在一天当中的边际电价和当天的电力负荷有着密切关系，变化趋势有显著的关联，一般在凌晨点到点电力负荷最低，相应的边际电价也最低；早上点以后随着生活、工业、商业等用电量的增加，电力负荷明显上升，边际电价也随之上涨；从早上点到晚上点电力负荷都维持在较高的水平上，边际电价也维持在较高水平，同时中午点到点休息期间负荷有所下降，相应电价也有所下降；晚上点后负荷会迅速回落，相应边际电价业随之下降。边际电价在这期间会随着电力负荷的变化而波动，并通常会略有延迟。这就为电价预测提供了依据，因为第二的负荷预测通常都是公开的信息，发电商可以根据负荷预测来预测第二日的电价趋势。而在本文的电价预测