电力系统经济调度及其多目标优化研究黄岩

电力系统经济调度及其多目标优化研究黄岩

黄岩

（东北农业大学黑龙江哈尔滨150000）

摘要：在电力能源消耗持续增大情况下，如何更科学、合理、经济的分配电力能源并兼顾电力发展问题是电力系统经济调度急需解决的重要问题。本文从当前的新环境出发，结合电力系统经济调度的重要性，提出了基于权重的电力系统多目标调度优化方法，以期合理分配电能，适应当前经济发展需要。

关键词：多目标；经济调度；电力系统；权重

近年来，我国经济快速发展，对电力能源的需求量连年上升。此外，电力系统本身即是能源消耗和污染排放的“大户”，我国政府部门高度重视其节能减排工作。在这样的情况下，电力系统调度有必要考虑经济性和节能减排等方面的需求，以更好的分配电力能源，增强电力系统运行的经济性，降低发电成本，构建可持续发展的电力工业，满足现阶段我国经济发展和环境保护工作的实际要求。

一、电力系统经济调度重要性

根据国家电网基本要求，电力系统应当在安全可靠前提下保证质量，并力求经济，从中不难看出电力系统经济调度的重要性。电力系统生产消耗的一次能源在我国一次能源总消耗中占有较大比重，加之，电力能源运输和分配中的能源损耗的绝对值也相当的大，这些都无形中增加了电力系统发电成本。为此，降低电力系统生产每一度电所消耗的能源及电力输送、分配过程中的能源损耗有重大的意义。为了做到这一点，就要更经济、合理的进行电能生产、输送、分配，同时高效率的消耗电能，以达到节能减排、降低发电成本的目的。

经济调度就是在保证安全可靠、发电质量及满足客户要求情况下，通过各种技术和措施使电力系统设备工作状态最佳、运行合理的一种方式方法，能够降低电力系统总能源消耗量和网损，实现电能成本最低。从以上来看，电力系统经济调度及其重要，必须引起足够的重视。做为一名电力系统的调度员，需要认清当前电力发展形势、趋势，以及工作需要，做好本职工作，实现电力系统经济调度目标。

二、电力系统经济调度多目标优化方法

（一）优化方法

从当前情况看，电力系统经济调度除了考虑安全可靠，还要考虑节能减排、经济性等方面要求，所以针对以上多目标提出了基于权重的电力系统多目标调度优化方法，其具体流程如图1所示。这种电力调度优化方法不仅考虑了电力系统静态调度，也考虑了动态调度，且运用了权重思想，将节能减排、经济性等目标优化为一个目标，简化了电力系统经济调度目标的优化问题，更容易解决问题，达到优化目标。

通过权重方式将电力系统经济调度的多目标优化为一个目标，见公式1：

公式1：

公式1中的表示对节能减排和经济性加权后的目标函数值；p表示比例因子，表示经济性目标的权重，其具体数值不大于1且不小于0。其中，p作为比例因子，可用公式2表示，如下：

公式2：

公式2中的表示全部机组运行过程中的最大出力时的总发电成本；表示全部机组运行过程中的最大出力时的总排放量。对每台发电机组的发电成本曲线和排曲线进行线性优化后，得到以下公式：

公式3：

公式4：

上述两个公式中的表示第i个机组的总线性分段数量；表示第i个机组发电成本曲线的第j个线性分段斜率；表示第i个机组对应第j个线性分段的截距；表示第i个机组发电成本曲线的第j个线性分段的截距；表示与对应的二进制变量；表示第i个机组排放曲线的第j个线性分段斜率；表示表示第i个机组排放曲线的第j个线性分段的截距。

结合公式3和公式4可以将公式1转换为混合整数的形式，见公式5：

公式5：

由于电力系统机组发电阀点效应的机组曲线在某些运行点上存在不可微分情况，所以要对机组的发电成本曲线和排放曲线做线性化处理，以满足电力系统经济调度的多目标优化基本要求。基于这样的分析考量，采用两阶段混合整数规划电力系统静态调度方法进行第二步处理，既考虑了机组发电成本曲线的部分不可微分情况，也能使机组排放曲线的近似等值更加精确。

图1电力系统经济调度多目标优化方法操作流程示意图

（二）操作流程

见图1，首先输入电力系统经济调度多目标优化有关的数据，确认准确后，进行机组的发电成本曲线和排放曲线的线性化处理，要求机组出力在其中一个线性分段对应的范围内。倘若第i个机组在第j个线性分段的出力范围内，此时第i个机组的出力为，与之相对应的二进制变量可以设定为1，其他出力分子分量对应的二进制变量都设定为0。完成以上处理后，设定约束条件，如下所示：

以上约束条件中的表示第i个机组在第j个线性分段的出力上限；表示第i个机组在第j个线性分段的出力下限。

之后，将电力系统经济调度的多目标模型转化为一个混合整数的目标优化模型，再用静态调度方法进行计算，得到结果并输出。

（三）效果验证

为了分析上面提出的基于权重的电力系统经济调度多目标优化方法的应用效果，利用30组测试系统加以测试实验，以验证其效果。测试验证时，权重因子要从1逐渐减少至0，然后用公式5求解。

经过验证分析后，得到本电力系统经济调度优化方法具备3个方面的优势，包括：第一，使用了权重思想，将多目标优化问题转化成为了一个目标优化问题，使目标更容易实现；第二，借鉴了以往静态调度方法和动态调度方法的优势，构建了混合整数形式的电力调度规划方法；第三，与以往的电力系统经济调度优化方法相比，本方法不仅考虑了经济性目标，也考虑了节能减排方面的目标，这一目标适应于当前国家经济和电力行业自身发展的切实要求，切实践行绿色生产。

三、结论

综上所述，当前电力系统经济调度尤为注重经济性和节能减排两个方面的目标，其目的是降低发电成本和营造和谐的电力系统生产、运行环境，支持智能电网和坚强电网，走可持续发展道路。而本文探讨的基于权重的电力系统经济调度的多目标优化方法正好契合了现阶段电力调度工作需求，且经过测试验证，这种优化方法利于降低发电成本，利于减少能源消耗和污染物排放，值得大范围推广应用，其现实意义十分巨大。

参考文献：

[1]朱永胜.电力系统环境经济优化调度研究[D].郑州大学，2016.

[2]詹俊鹏.电力系统非平滑和多目标经济调度优化方法研究[D].浙江大学，2014.

[3]伍肇龙.电力系统经济调度及其多目标优化研究[D].华南理工大学，2016.