2007“中国电机工程学会杯”全国大学生电工数学建模竞赛试题a题

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1、2007“中国电机工程学会杯”全国大学生电工数学建模竞赛A题机组组合问题当前的科学技术还不能冇效地存储电力，所以电力生产和消费在任何时刻都要相等，否则就会威胁电力系统安全运行。又由于发电机组的物理特性限制，发电机纟F1不能够随心所欲地发出需要的电力。为了能够实时平衡变化剧烈的电力负荷，电力部门往往需要根据预测的未来电力负荷安排发电机组起停计划，在满足电力系统安全运行条件下，追求发电成木最小。在没有电力负荷损耗以及一个小时之内的电力负荷和发电机出力均不变的前捉下，假定所冇发电机组的发电成本都是由3部分组成，它们是川动成木(StartupCos

2、t),空载成木(Noloadcost)和增竝成本(IncrementalCost)。需要考虑的约束有:1.负荷平衡约束：任何小吋，电力负荷之和必须等于发电机发电出力之和。2.系统备用约束：处于运行状态的发电机的最人发电能力减t-KHt力称为该发电机的备用容量，处于停运状态的发电机的备用容量为0o任何小时，发电机的备用容址之和必须大于系统备用要求。3.输电线路传输容量约束：线路传输的电能必须在它的传输容量范围内。4.发电机组出力范围约束：处于运行状态的发电机组的发电出力必须小于其最人发电能力(Pmax,MW)O5.机组增出力约束(RampUp

3、,MW/h)：发电机组在增加发电出力时,不能太快,冇一个增加出力的速度上限，在一定时间内(通常是1()分钟，为简单起见，木题取1个小时)不能超过额定范围。6.机组降出力约束(RampDown,MW/h)：与机组增出力约束类似,发电机组在减少发电出力时也有一个减少岀力的速度上限。问题1：3母线系统有一个3母线系统，其中有2台机组、1个负荷和3条输电线路，已知4个小时的负荷和系统备用要求。请求出这4个小时的最优机组组合计划。最终结果应该包括总成木、各小时各机纟H.的状态、各小时各机组的发电出力和各小时各机组提供的备用。所有数据请见下而图及表格，

4、“3BusDag”目录中还有包含了本题所有表格数据的5个xml文件。BusOBus1表1机组物理特性机组所在母线最人出力(MW)最人增出力(MW/h)最人减出力(MW/h)G1BusO2003050G2Busi1004060表2机组成本曲线(所有小时都相同)机组启动成本(¥)空载成本(¥)增量发电量(MWh)增量成本(¥/MWh)G1350100100,10010,14G210020060,4012,15表3机组初始状态机组状态小时数兆瓦(MW)G1运行2小吋100G2关机3小时0表4Bus2负荷L小时1234L(MW)1001301701

5、40表5系统备用要求小时1234备用(MW)20305040表6线性转移因子(LSF)bus0bus1bus2lineO-10-0.6667-0.3333lineO-20-0.3333-0.6667line1-200.3333-0.3333表7输电线路最大传输容量(所有小时都相同)线路lineO-1lineO-2line1-2传输容量(MW)200100200问题2：3母线系统在问题1的垄础上，考虑发电机组的下列物理特性约束，垂新制定最优机组组合计划。1.发电机组的稳定出力范I韦I约束：处于运行状态的发电机组的发电出力必须人于其最小稳定运行

6、出力(Pmin,MW)O发电机组不能在［0,Pmin)出力范围内稳定运行。2.机组启动时的出力约束：当机组从停运状态变为运行状态时，机组在该小时的发电出力必须为其最小稳定运行出力Pmin。也即运行状态的第一个小时出力必须为Pmin。3.机组停运时的出力约束：当机组从运行状态变为停运状态时，机组在该小时的发电岀力必须为其最小稳定运行岀力Pmino也即运行状态的最后一个小时出力必须为Pmino4.机组最小运行时间约束MinONTime(hour)：机组每次启动后，至少需要运行的小时数。5.机组授小停运时间约束MinOFFTime(hour)：

7、

8、)1&1每次停运后，至少需要停运的小时数。表8机组物理特性(补充)机组最小出力(MW)最小运行吋间(h)最小停运时间(h)G15()21G22021问题3：IEEE118系统用IEEE-118节点的电力系统对问题2的求解模型进行测试，试求出24个小时的最优机组组合计划。最终结果应该包括总成本、各小时各机组的状态、各小时各机组的发电出力和各小时各机组提供的备用。输入数据见TEEE118BusData”目录中的5个xml文件。题目提供的原始数据说明：问题1和问题2的3母线系统的所有数据都在目录“3BusData”中，问题3的IEEE118系统的

9、所冇数据都在冃录“lEEE118BusData”中。在每个FI录下，都冇5个xml文件(xnil文件可以用excel或者文本编辑器打开)，存放有对应题口屮涉及的所有数据，说明如2