含風(fēng)電的節(jié)能發(fā)電調(diào)度研究-論文.pdf

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1、第29卷第2期青島大學(xué)學(xué)報(工程技術(shù)版)Vo1．29No．22014年6月JOURNALOFQINGDAOUNIVERSITY(E&T)Jun．2014文章編號：1006—9798(2014)02一oo11—04；DOI：10．133061．1006—9798．2014．02．003含風(fēng)電的節(jié)能發(fā)電調(diào)度研究王振興，馬平(青島大學(xué)自動化工程學(xué)院，山東青島266071)摘要：隨著大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)，風(fēng)電資源的隨機性及不確定性給電力系統(tǒng)節(jié)能發(fā)電調(diào)度帶來了新問題。為適應(yīng)上述電力系統(tǒng)新情況，更好地實現(xiàn)電力系統(tǒng)

2、的節(jié)能減排，本文基于多目標(biāo)粒子群算法，對含風(fēng)電的節(jié)能發(fā)電調(diào)度進行研究。以火電機組總能耗最小和CO排放量最小為共同目標(biāo)函數(shù)，建立含風(fēng)電的多目標(biāo)節(jié)能發(fā)電調(diào)度模型，利用多目標(biāo)粒子群算法進行模型求解，并引入半可行域的概念進行約束條件的處理。同時以1個含有10臺火電機組和1個風(fēng)電場的系統(tǒng)為算例進行驗證。結(jié)果表明，多目標(biāo)優(yōu)化方案與以火電總能耗最小為目標(biāo)的方案相比，CO排放量減少8．16，火電總能耗僅增加4．73，與以CO排放量最小為目標(biāo)的方案相比，火電總能耗減少7．39，CO。排放量僅增加1．73。該方案實

3、現(xiàn)了節(jié)省資源及降低排放的目的，對電力系統(tǒng)節(jié)能減排具有參考價值。關(guān)鍵詞：節(jié)能發(fā)電調(diào)度；風(fēng)電；多目標(biāo)粒子群算法；Pareto最優(yōu)解；半可行域中圖分類號：TM73文獻標(biāo)識碼：A近年來，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，電力行業(yè)也迅速發(fā)展，在我國電力行業(yè)中煤電仍然占據(jù)主要地位，而煤電所消耗的煤炭資源又占了整個煤炭資源的很大一部分。電力行業(yè)在保證電力供應(yīng)的情況下，排放了大量廢棄物及污染物，更為嚴(yán)峻的是我國煤炭資源日益緊張，因此，在電力行業(yè)實行節(jié)能減排具有重要意義。2007年8月，《節(jié)能發(fā)電調(diào)度辦法(試行)》的頒布為

4、節(jié)能減排工作提供了政策依據(jù)口]。作為一種清潔能源，風(fēng)力發(fā)電在我國正快速發(fā)展，這對電力系統(tǒng)節(jié)能減排工作起到重要作用。然而風(fēng)電具有隨機性和不確定性，不利于電力系統(tǒng)的調(diào)度。目前，關(guān)于節(jié)能發(fā)電調(diào)度的研究有很多，黎燦兵等人_2]研究了機組組合優(yōu)化方法；王楠等人依據(jù)節(jié)能發(fā)電調(diào)度基本目標(biāo)，對當(dāng)前實時發(fā)電計劃進行建模，并利用協(xié)調(diào)方法實現(xiàn)節(jié)能減排；李正哲等人l4建立了兼顧能耗和購電費用的模糊雙目標(biāo)優(yōu)化模型，利用模糊理論化為單目標(biāo)優(yōu)化；陳亮等人_5以優(yōu)先級方式協(xié)調(diào)不同目標(biāo)的發(fā)電調(diào)度計劃的決策模型。對于采用懲罰函數(shù)法

5、處理約束條件，張曉輝等人建立了含風(fēng)電的低碳調(diào)度模型，在保證電力系統(tǒng)安全性的同時增加風(fēng)電場出力，并在風(fēng)電全額上網(wǎng)的基礎(chǔ)上，以“能源環(huán)境效益”概念建立多目標(biāo)模型，采用最大滿意度法將多目標(biāo)化為單目標(biāo)，并采用改進粒子群算法求解?；诖耍疚囊曰痣姍C組總能耗最小和CO排放量最小為共同目標(biāo)，構(gòu)建含風(fēng)電的多目標(biāo)節(jié)能發(fā)電調(diào)度模型，利用多目標(biāo)粒子群算法進行模型求解，并引入半可行域的概念進行約束條件的處理。同時以一個含有10臺火電機組和一個風(fēng)電場的系統(tǒng)為算例，驗證了模型與解法的可行性與有效性。1數(shù)學(xué)模型1．1目標(biāo)函

6、數(shù)該數(shù)學(xué)模型的建立參考文獻E8]，以火電機組總能耗最小和CO。排放量最小為共同目標(biāo)，其目標(biāo)函數(shù)為收稿日期：2013—12—31：修回日期：2014—02—03作者簡介：王振興(1987一)，男，碩f‘研究生，主要研究方向為電力系統(tǒng)節(jié)能發(fā)電調(diào)度。通訊作者：馬平(1973一)，女，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向為電力系統(tǒng)分析與控制。Email：reaping@hit．edu．cn12青島大學(xué)學(xué)報(工程技術(shù)版)第29卷minF一∑∑C(())，minF一∑∑[n+6戶(f)+cp()](1)t

7、=1i=1t=1i=1式中，F(xiàn)為火電機組總能耗目標(biāo)函數(shù)，t；F為CO：排放量目標(biāo)函數(shù)，t；G(())為機組i在t時刻的燃料消耗；a，b，c。為機組CO排放系數(shù)；T為1d計算時段數(shù)，為方便計算，分為24個時段；i為機組的編號；NT為火電機組的數(shù)目；P(￡)為機組i在t時段的有功出力(Mw)，且c((￡))一a+6(￡)+clp()，其中，a，b，C為機組的發(fā)電耗量系數(shù)。1．2約束條件1)負荷有功功率平衡約束為NT()+()一Pd(￡)，t一1，2，?，T(2)=1式中，P()為t時段火電機組的輸出

8、功率，Mw；P(f)為風(fēng)力機組在t時刻的輸出功率，Mw；P()為t時段電力系統(tǒng)總負荷，Mw。2)火力機組有功出力上下限約束為?≤P(￡)≤P(3)式中，P?為機組i有功出力的最小值，Mw；P?為機組i有功出力的最大值，Mw。3)火電機組爬坡速率約束為P()一P(一1)≤[JR，P(￡一1)一P()≤DR(4)式中，[JR為發(fā)電機組i有功功率上升量限值，MW／t；DR為發(fā)電機組i有功功率下降量限值，MW／t。4)系統(tǒng)向上、向下旋轉(zhuǎn)備用約束為NTNT∑()≥R()+ASR(p(￡))，∑Ds()≥A