新能源電力系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模式研究

高娟娟

摘 要：近年來，能源危機(jī)和環(huán)境問題愈來愈成為世界各國(guó)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展清潔新能源已成為應(yīng)對(duì)兩大挑戰(zhàn)的最積極、最有效的選擇。受能源、環(huán)境政策的影響，電力系統(tǒng)調(diào)度模式不斷演變。節(jié)能發(fā)電調(diào)度綜合考慮影響多因素問的耦合關(guān)系，對(duì)煤耗量、碳排放量、電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益、系統(tǒng)有功損耗、無功損耗中的部分目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度從單一目標(biāo)最優(yōu)化逐漸過渡到多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化?；诖?，本文主要對(duì)新能源電力系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模式進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：新能源 電力系統(tǒng) 多目標(biāo)優(yōu)化 調(diào)度模式

一、多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模式

（一）電力系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度的主要內(nèi)容

優(yōu)化目標(biāo)是電力系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度的主要內(nèi)容之一，主要指常規(guī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電成本或燃料成本、電力市場(chǎng)中的購(gòu)電成本、風(fēng)險(xiǎn)控制指標(biāo)、環(huán)境方面的成本支出等。約束條件一般包括運(yùn)行安全的約束、備用約束、環(huán)境極限約束、風(fēng)險(xiǎn)約束等。

（二）多目標(biāo)并網(wǎng)優(yōu)化

多目標(biāo)并網(wǎng)優(yōu)化通過建立多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型能夠解決由于不同類型的新能源設(shè)備的購(gòu)進(jìn)成本、收益和容量存在差異，致使配電網(wǎng)的資金投入大、電壓降低和網(wǎng)損加大等問題的發(fā)生。在完成新能源并網(wǎng)優(yōu)化處理之后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源設(shè)備各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)的合理選擇，促使系統(tǒng)網(wǎng)損降低、并能夠有效減少系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓偏移量，促進(jìn)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益提高。多目標(biāo)并網(wǎng)優(yōu)化模型的建立能夠?qū)π履茉吹亩喾N影響因素進(jìn)行綜合考慮，提高了不同類型設(shè)備之間分辨度，多目標(biāo)并網(wǎng)優(yōu)化是以把配電系統(tǒng)總投資效益最大、系統(tǒng)網(wǎng)損最小、系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓偏移量最小選為目標(biāo)函數(shù)，應(yīng)用參數(shù)遺傳算法進(jìn)行函數(shù)的求解，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行最優(yōu)并網(wǎng)策略的確定。完成上述工作后還需要采用帕累托前沿解空間進(jìn)行并網(wǎng)策略合理性的檢驗(yàn)，對(duì)電力系統(tǒng)選擇新能源設(shè)備具有重要的參考意義。我們把目標(biāo)函數(shù)用下面算式表示：

其中的Cy是指配電系統(tǒng)引入新能源機(jī)組后，在使用新能源機(jī)組的過程中的年投資總收益率；將Cin設(shè)定為配電系統(tǒng)的年收益綜合，將綜合支出Cout來表示，SWi取值應(yīng)用0或者1進(jìn)行表示，其中SWi是0，表明在節(jié)點(diǎn)i處未曾進(jìn)行新能源機(jī)組的安裝工作，當(dāng)SWi=1時(shí)則說明節(jié)點(diǎn)i處可以進(jìn)行新能源機(jī)組的安裝。此外新能源機(jī)組使用年限通過t表示，貼現(xiàn)率采用r表示，節(jié)點(diǎn)總數(shù)為Nn。在并網(wǎng)決策中的新能源機(jī)組總數(shù)應(yīng)用Ne表示。采用Ceq表示投資成本，某一節(jié)點(diǎn)的年維護(hù)成本為Cop。安裝費(fèi)用通過Cset進(jìn)行表示，單位為萬元。Csub，j、Cp，j分別表示對(duì)第j個(gè)新能源機(jī)組政府發(fā)放的補(bǔ)貼電價(jià)以及上網(wǎng)電價(jià)；（A/P，r，t）表示等年值現(xiàn)值系數(shù)；用Pj來表示新能源機(jī)組的額定容量；數(shù)學(xué)符號(hào)Nt代表配電系統(tǒng)原有的發(fā)電機(jī)數(shù)量；Ploss是電力系統(tǒng)的有功網(wǎng)損，包括了有線路損耗PlossLines和變壓器損耗PlossTransformers；符號(hào)Nl表示支路數(shù)；Ui、Uj分別表示角標(biāo)所在節(jié)點(diǎn)的電壓幅值；Gk（i，j）表示任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)i、j之間支路k的電導(dǎo)；把兩個(gè)節(jié)點(diǎn)i、j之間的電壓相位差用cosδij來表示，Ii是流過節(jié)點(diǎn)i的電流；tR所代表的是發(fā)電機(jī)內(nèi)阻；節(jié)點(diǎn)電壓偏移量一般用ΔU來表示；節(jié)點(diǎn)實(shí)際電壓通常用符號(hào)Ui代替，Uispec則是節(jié)點(diǎn)期望電壓。

要使電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，就要使電力系統(tǒng)中有功出力滿足需求側(cè)的負(fù)荷對(duì)功的要求。對(duì)公式（9）進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同發(fā)電機(jī)組的出力上下限存在有一定的區(qū)別，而在公式（10）中則發(fā)現(xiàn)了任何節(jié)點(diǎn)還有著上限只，并要求在接入新能源的過程中，將功率控制在該節(jié)點(diǎn)的上限值范圍內(nèi)，也就是說在新能源接入過程中對(duì)節(jié)點(diǎn)受最大消納能力進(jìn)行充分的考慮，就像公式（11）所表達(dá)的。

其中，Ne代表新能源的機(jī)組總數(shù)，用字母Nt來表示配電系統(tǒng)的既有發(fā)電機(jī)的數(shù)，Pj所表示的是系統(tǒng)中第j個(gè)新能源機(jī)組的所具有的額定功率，符號(hào)Pi則代表配電系統(tǒng)中的電源在節(jié)點(diǎn)i的有功功率輸出值，我們把配電系統(tǒng)的總負(fù)荷通過字母D來表示。機(jī)組的出力上下限用Pk，max、Pk，min來表示，Pi，max表示。表示節(jié)點(diǎn)i的功率上限。

二、加速多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模式研究的主要策略

（一）提高認(rèn)識(shí)

無論管理者還是企業(yè)員工都應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念，真正認(rèn)識(shí)到新能源的引入對(duì)節(jié)能減排的意義，了解多目標(biāo)優(yōu)化是企業(yè)生存和現(xiàn)代發(fā)展的需求。把多目標(biāo)優(yōu)化納入工作的重點(diǎn)內(nèi)容。通過嚴(yán)格的管理制度和責(zé)任分工，提高員工對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化的重視程度，形成人人關(guān)注多目標(biāo)優(yōu)化，人人為多目標(biāo)優(yōu)化做貢獻(xiàn)的新局面。

（二）注重研發(fā)，為科技人員提供良好的工作環(huán)境

科學(xué)技術(shù)就是生產(chǎn)力，科技人員是企業(yè)發(fā)展的原動(dòng)力。因此，電力企業(yè)應(yīng)注重新調(diào)度模式的研究，尊重知識(shí)尊重人才，為科技人員提供良好的工作環(huán)境，引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，使科技人員在更安靜更舒適的環(huán)境中工作，關(guān)心科技人員的生活，了解他們的疾苦，為科技人員解決后顧之憂，使他們能夠全身心的投入到多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模式的研究中，加速研究的進(jìn)程。

（三）加強(qiáng)安全管理

從設(shè)備的運(yùn)行要求、工作人員的操作安全、防火等多方面加強(qiáng)安全管理，嚴(yán)格操作要求，工作人員上崗前必須做好自我安全防護(hù)，如戴手套、防護(hù)面具等，對(duì)各種違章行為嚴(yán)懲不貸。定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修和維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題，采取技術(shù)措施及時(shí)處理，把隱患消滅在萌芽狀態(tài)，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié) 語

新能源電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模式是傳統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模式的繼承和發(fā)展，是電力系統(tǒng)發(fā)展到新能源與智能電網(wǎng)強(qiáng)耦合階段的客觀要求，對(duì)促進(jìn)新能源發(fā)電的有效消納利用，引導(dǎo)科學(xué)用電，保障國(guó)家能源安全，實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)的節(jié)能減排與經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行等具有廣泛與現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 崔挺，孫元章，徐箭，等.基于改進(jìn)小生境遺傳算法的電力系統(tǒng)無功優(yōu)化[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2011，31（19）：43–40.

[2] 邱曉燕，張子健，李興源.基于改進(jìn)遺傳內(nèi)點(diǎn)算法的電網(wǎng)多目標(biāo)無功優(yōu)化[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（13）：27–31