水火電力系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度模型與優(yōu)化方法研究

楊學(xué)忠

（江蘇省電力公司檢修分公司,211102）

水火電力系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度模型與優(yōu)化方法研究

楊學(xué)忠

（江蘇省電力公司檢修分公司,211102）

本文針對水火電力系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度模型與優(yōu)化方法進行分析研究。

水火電力系統(tǒng)；節(jié)能調(diào)度模型；優(yōu)化方法

0 前言

我國當(dāng)前的重點工作之一是解決節(jié)能降耗問題，在電力系統(tǒng)中，建立水火電力系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度模型是實現(xiàn)節(jié)能降耗目標的有效手段之一。如何在保證水火電力系統(tǒng)安全運行的前提下，以節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式的水火電力系統(tǒng)取代傳統(tǒng)發(fā)電調(diào)度模式，是我國目前發(fā)展水火電力系統(tǒng)的重要工作。

1　水火電力系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型

現(xiàn)如今，我國對水火電力系統(tǒng)的節(jié)能有段調(diào)度進行了十分深入的研究，意在解決水力資源的利用程度低、對環(huán)境保護的重視不全面等問題，從而減少電能的大量損失，尤其是在汛期時段。在水火電力系統(tǒng)的節(jié)能模型設(shè)計中，設(shè)計工作人員要對各電廠原來的發(fā)電情況進行全面了解，并結(jié)合在不同季節(jié)、時段的影響下，對各個發(fā)電廠依據(jù)水電站耗水率情況進行排序調(diào)整。節(jié)約電力系統(tǒng)能源的重要手段就是采取有效措施對水力資源的利用程度進行提高。對水電廠和火電廠的負荷進行分配，在電力系統(tǒng)中加入水力資源的利用，達到水利電力系統(tǒng)中的社會效益和經(jīng)濟效益在最大程度上得到協(xié)調(diào)的結(jié)果。因此，在水利電力體系節(jié)能調(diào)度模型的研究中，必須對水力資源合理利用，并滿足環(huán)境保護的要求，在滿足水火電力系統(tǒng)安全運行的前提下，達到節(jié)能的目的。

將水力資源的合理利用和環(huán)境保護作為水火電力系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度模型的切入點，對火電廠的啟停機所處的環(huán)境因素、棄水調(diào)峰及所需花費的費用等造成的影響進行綜合考慮，把火電廠減少污染氣體的排放量、降低水電廠的棄水量和調(diào)整火電廠運行的總費用作為優(yōu)化目標，從而構(gòu)建出水火電力系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型，保證在水力資源充分利用的前提下，達到污染氣體排放量的減少、火電廠運行費用的降低和電力系統(tǒng)綜合運行效益提高的目標。

根據(jù)以上所說的優(yōu)化目標，將水火電力系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型建立如下：

目標函數(shù)為：

上述目標函數(shù)為火電廠在正常運行模式下花費費用最小的目標函數(shù)，其中，火電廠運行總費用為f1，時段變量的計算為t，時段數(shù)的計算為T，火電廠的編號為i，火電廠的系統(tǒng)數(shù)目為Rs，火電廠i的燃料消耗能量特性的系數(shù)為asi，bsi，csi，火電廠i在t時間段內(nèi)的有功出力是Psi(t)，火電廠i的啟停狀態(tài)為U1(t)，其中當(dāng)指數(shù)顯示1時，為運行，指數(shù)顯示0時為停機。

水火電力系統(tǒng)中，污染氣體的最小排放量目標函數(shù)為：

其中，污染氣體的排放量為f2，火電廠i的氣體排放量系數(shù)分別為。

水電廠棄水量最少的目標函數(shù)為：

其中，水電廠的棄水量為f3，水電廠j在t這一時間段內(nèi)的棄水量為Sj(t)，水電廠的編號變量為j，水電廠的數(shù)目為Rh。

2　水火電力系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度模型的約束條件

2.1電力系統(tǒng)負荷平衡的約束條件

2.2火電廠有功出力的約束條件

2.3水電廠有功出力的約束條件

其中，水電廠j的有功出力的最大值和最小值分別為。

2.4水電廠的水庫庫容的約束條件

2.5水電廠的發(fā)電引用流量的約束條件

2.6水電廠的防洪限制約束條件

其中，水電廠j 在一段時間t內(nèi)的水庫需水量在防洪水位限制的最大值為。在水電廠水位汛期期間，水電廠j在一段時間t內(nèi)的水庫蓄水量在防洪水位限制的最高值為，在水電廠水位非汛期期間，水電廠j在一段時間t內(nèi)的水庫需水量在正常蓄水位時為。

2.7水電廠的調(diào)度周期的始、末庫存容量的約束條件

2.8非負約束條件

非負約束條件就是指水電電力系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度模型中的所有變量都為非負值，即所有變量都滿足正值的條件。

3　水火系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度優(yōu)化方法

本文對水火系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度的優(yōu)化方法采用加權(quán)和法的方式。利用加權(quán)和法主要包括兩方面：一是對水火電力系統(tǒng)的目標函數(shù)采取統(tǒng)一量綱化處理和無量量綱化處理兩種。二是對各個目標函數(shù)的加權(quán)系數(shù)進行確定。以下目標函數(shù)為函數(shù)采取統(tǒng)一量綱化處理和無量量綱化處理的處理過程：

將其加權(quán)系數(shù)的各自數(shù)值進行計算為：

根據(jù)計算出的目標函數(shù)，發(fā)現(xiàn)其滿足以下等式：

其中，目標函數(shù)的個數(shù)為M。

對各個目標函數(shù)以加權(quán)的方式進行處理，將其加權(quán)成為一個目標函數(shù)，既可以將多目標最優(yōu)化的問題向單目標的優(yōu)化問題進行轉(zhuǎn)化：

從而得到水電系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度的優(yōu)化方法。

4　結(jié)論

本文以水火電力系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度模型的研究為切入點，從環(huán)境保護和對能源資源進行合理利用兩種角度出發(fā)，對水火電力系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型、水火電力系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度模型的約束條件、水火系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度優(yōu)化方法三方面進行分析，得出在水火電力系統(tǒng)中節(jié)能調(diào)度的理念有利于對水資源進行最大限度的利用，對電力系統(tǒng)的運行成本方面有很高的降低效果，水火電力系統(tǒng)中節(jié)能減排目標的實現(xiàn)，有利于我國生態(tài)環(huán)境的保護，有利于我國水電廠和發(fā)電廠聯(lián)系的密切，更好地發(fā)揮其各自的作用。

[1]郭壯志,吳杰康,孔繁鎳.基于仿電磁學(xué)算法和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析的水火電力系統(tǒng)多目標優(yōu)化調(diào)度[J].中國電機工程學(xué)報,2013,04:53-61+8.

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Study on the model and optimization method of energy saving scheduling of hydrothermal power system

Yang Xuezhong
（Jiangsu electric power company maintenance branch,211102）

This paper analyses the energy saving scheduling of hydrothermal power system model and optimization method.

hydro thermal power system;scheduling model;optimization method