節(jié)能減排在電力行業(yè)的模型應(yīng)用芻議

四川電力節(jié)能服務(wù)有限公司，四川成都，610000

在電力行業(yè)發(fā)展中，傳統(tǒng)的發(fā)電調(diào)度模式側(cè)重于從發(fā)電機(jī)組的容量均衡方面，進(jìn)行電力發(fā)電調(diào)度運(yùn)行實(shí)現(xiàn)，這種電力行業(yè)發(fā)電調(diào)度模式雖然在一定時期內(nèi)提高了電力資源項(xiàng)目建設(shè)的積極性，在一定程度上促進(jìn)了我國電力事業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，但是在電力資源的發(fā)電調(diào)度過程中，也很大程度上限制了具有高效環(huán)保效益的大火電機(jī)組以及水電、火電等具有節(jié)能減排效益的清潔能源機(jī)組，在電力行業(yè)發(fā)電調(diào)度模式中的推廣應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，對于電力行業(yè)的節(jié)能減排以及生態(tài)環(huán)保等社會經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展提升，都有很大的不利影響。隨著世界性生態(tài)環(huán)境問題的日益嚴(yán)重以及電力行業(yè)發(fā)展中對于節(jié)能減排要求提出，轉(zhuǎn)變電力工業(yè)資源結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新電力行業(yè)節(jié)能減排模式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能發(fā)電調(diào)度已經(jīng)逐漸成為當(dāng)前電力工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中的關(guān)鍵。本文將在遵循節(jié)能發(fā)電調(diào)度要求原則的情況下，以電力行業(yè)發(fā)電調(diào)度中既對于電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度應(yīng)用火電機(jī)組的購買成本考慮的情況下，同時也對機(jī)組發(fā)電過程中煤炭資源的消耗作為重要考慮因素，通過制定雙目標(biāo)模糊優(yōu)化短期交易計劃策略，進(jìn)行多目標(biāo)模糊優(yōu)化模型的建立，并通過對于建立模型的計算分析，實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)的節(jié)能發(fā)電調(diào)度，提高電力行業(yè)發(fā)電調(diào)度的社會生態(tài)與環(huán)境效益。

1、傳統(tǒng)調(diào)度模式與節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式的對比分析

1.1 傳統(tǒng)調(diào)度模式與節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式的區(qū)別

電力行業(yè)發(fā)展中，傳統(tǒng)的電力資源發(fā)電以及調(diào)度模式，主要是通過對于發(fā)電以及調(diào)度應(yīng)用機(jī)組的容量的考慮，實(shí)現(xiàn)對于電力資源均衡發(fā)電與調(diào)度實(shí)現(xiàn)的一種模式，這種模式在電力行業(yè)發(fā)展中具有一定的時代積極性，但是，隨著電力資源需求的不斷增長，以及社會能源危機(jī)的不斷加劇，在電力行業(yè)發(fā)展中，傳統(tǒng)的發(fā)電調(diào)度模式由于對高效環(huán)保節(jié)能機(jī)組發(fā)電調(diào)度應(yīng)用的局限性，對于電力行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步也產(chǎn)生了很大的制約作用。節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式是一種以可再生能源、資源以及具有高效環(huán)保功效的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行優(yōu)先調(diào)度，同時在發(fā)電調(diào)度過程中進(jìn)行社會生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益同時最大化兼顧的模式，它對于電力工業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，以及對于電力事業(yè)的發(fā)展進(jìn)步都有著積極的作用和意義，也是當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)生態(tài)、環(huán)保發(fā)展大環(huán)境下，電力行業(yè)改革發(fā)展的重要要求，對于整個社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)都有著積極的作用和意義。

電力行業(yè)節(jié)能發(fā)電調(diào)度管理中，對于節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式規(guī)定要求，節(jié)能發(fā)電調(diào)度要以保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行與供電實(shí)現(xiàn)作為前提，通過對于發(fā)電機(jī)組的能耗以及污染排放情況對比分析，最終實(shí)現(xiàn)電力資源的節(jié)能、環(huán)保以及優(yōu)化調(diào)度。因此，在實(shí)施節(jié)能發(fā)電調(diào)度的過程中，最重要的就是將原有的以價格為主的競價上網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換成為一種將能耗以及污染排放量作為標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)電調(diào)度模式，使得傳統(tǒng)的發(fā)電調(diào)度模式從商業(yè)化方面更多的向社會化功能的增加轉(zhuǎn)變上來。通常情況下，在電力行業(yè)中實(shí)施節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式，主要是以國家對于上網(wǎng)電價的現(xiàn)有管理方法為基礎(chǔ)，在所有可以并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組中進(jìn)行節(jié)能發(fā)電調(diào)度實(shí)現(xiàn)。

1.2 節(jié)能發(fā)電調(diào)度模式對傳統(tǒng)模式的沖擊影響

隨著社會經(jīng)濟(jì)以及電力事業(yè)的不斷發(fā)展，當(dāng)前，在電力行業(yè)中開展節(jié)能減排工作，最重要的就是進(jìn)行發(fā)電調(diào)度方式的改進(jìn)以及小火電機(jī)組的關(guān)停、進(jìn)行脫硝力度的加大。在電力行業(yè)的這三項(xiàng)節(jié)能減排工作中，進(jìn)行電力資源發(fā)電以及調(diào)度方式的改進(jìn)，又是電力行業(yè)節(jié)能減排工作的重要工作環(huán)節(jié)。以我國電力行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，電力調(diào)度中一直存在有一些比較突出的問題，比如電力市場以及發(fā)電調(diào)度過程中，對于不同能耗水平機(jī)組的統(tǒng)一應(yīng)用等，這都是在傳統(tǒng)的電力行業(yè)投資機(jī)制以及供需變化、運(yùn)行管理機(jī)制等影響下的電力調(diào)度問題，對于電力行業(yè)的發(fā)展以及社會經(jīng)濟(jì)效益的提升，有著很大的不利影響。進(jìn)行電力行業(yè)發(fā)電調(diào)度模式的改進(jìn)也不僅僅是一種技術(shù)的評議改進(jìn)，它對于電力行業(yè)的投資政策以及電價政策等都有著比較深刻額度影響，需要在通過各種綜合措施下，建立長效機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對于電力資源以及市場發(fā)電調(diào)度模式的改進(jìn)。

2、基于電力節(jié)能減排雙目標(biāo)的調(diào)度優(yōu)化模型

在電力行業(yè)中，進(jìn)行電力資源的節(jié)能發(fā)電調(diào)度，通常需要經(jīng)過兩個步驟，過程中，首先及時進(jìn)行發(fā)電機(jī)組的組合排序，對于發(fā)電調(diào)度機(jī)組的組合排序，主要是通過電力資源發(fā)電調(diào)度的執(zhí)行實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)，在電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行開始執(zhí)行之前，機(jī)組將依照機(jī)組購買成本價格以及機(jī)組調(diào)度運(yùn)行的污染排放量等標(biāo)準(zhǔn)，以最低為目標(biāo)進(jìn)行機(jī)組的組合排序?qū)崿F(xiàn)。其次，進(jìn)行電力資源的節(jié)能發(fā)電調(diào)度過程，就是進(jìn)行機(jī)組發(fā)電容量的實(shí)時調(diào)度過程，節(jié)能發(fā)電調(diào)度的這一過程是建立在機(jī)組序列組合實(shí)現(xiàn)的情況下，對于調(diào)度執(zhí)行電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，可用機(jī)組的調(diào)度容量以及電量情況的確定過程。

進(jìn)行基于電力節(jié)能減排雙目標(biāo)的調(diào)度優(yōu)化模型建立過程中，首先要保證能夠滿足電力交易中心對于高效能源機(jī)組的上網(wǎng)電量需求，并且對于高效能源機(jī)組的上網(wǎng)使用電量，按照國家規(guī)定電網(wǎng)價格進(jìn)行執(zhí)行；其次，要保證能夠確定電力資源節(jié)能發(fā)電過程中各火電機(jī)組的上網(wǎng)電價以及煤炭資源的消耗水平，然后，才可進(jìn)行基于電力節(jié)能減排雙目標(biāo)的調(diào)度優(yōu)化模型建立實(shí)現(xiàn)。如下公式（1）所示為帶有模糊約束條件的模糊多目標(biāo)決策模型計算公式。

在上示模型計算公式中fi（x）表示目標(biāo)函數(shù)，而gi（x）和hr（x）分別為目標(biāo)函數(shù)的約束條件，在實(shí)際計算中，通過對于目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解的求得，來進(jìn)行滿足多目標(biāo)條件的節(jié)能發(fā)電調(diào)度最優(yōu)模型的建立實(shí)現(xiàn)。

2.1 進(jìn)行模糊多目標(biāo)規(guī)劃的方法

通常情況下，在進(jìn)行多目標(biāo)的決策計算中，比較常用的規(guī)劃計算方法有目的規(guī)劃法、多目標(biāo)交互規(guī)劃法以及分層規(guī)劃法、模糊多目標(biāo)規(guī)劃法等，其中模糊多目標(biāo)規(guī)劃法也被稱為隸屬函數(shù)法，它在進(jìn)行多目標(biāo)決策求解過程中，主要是通過運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)中的最大隸屬度原則，在相同約束條件下，進(jìn)行多個目標(biāo)優(yōu)化求解實(shí)現(xiàn)。比如，在進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)（2）約束條件下模糊極小值的求解中，具體計算求解過程如下所示。首先，需要進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)中每一個目標(biāo)分量fi（x）模糊自己的計算求得，那么相應(yīng)的，每一個目標(biāo)分量對應(yīng)的隸屬函數(shù)也就為μ（fi（x）），其中i=1，2，……。其次，通過模糊數(shù)學(xué)中最大隸屬度原則，進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)中未知數(shù)的求解計算，需要注意的是在進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)未知數(shù)的計算求解過程中，需要注意目標(biāo)函數(shù)未知數(shù)對于目標(biāo)函數(shù)的各約束條件的滿足，從而實(shí)現(xiàn)對于多目標(biāo)函數(shù)的求解計算。總之，模糊多目標(biāo)規(guī)劃法就是通過對于多目標(biāo)最小化問題的計算中，引進(jìn)模糊數(shù)學(xué)最大隸屬度計算原則，將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化成為單目標(biāo)優(yōu)化問題，從而實(shí)現(xiàn)對于多目標(biāo)的優(yōu)化求解計算。

2.2 雙目標(biāo)模糊優(yōu)化節(jié)能發(fā)電調(diào)度模型

在電力行業(yè)機(jī)組發(fā)電調(diào)度過程中，如果Pgi（t）表示的是發(fā)電調(diào)度機(jī)組i在t時間段內(nèi)的運(yùn)行出力情況，那么，對于機(jī)組發(fā)電調(diào)度運(yùn)行過程中的煤炭資源消耗數(shù)量的函數(shù)關(guān)系，則表示如下公式（3）所示。目前，對于機(jī)組發(fā)電調(diào)度運(yùn)行過程中的能耗參數(shù)通常被認(rèn)為是一個固定值，并且與機(jī)組的發(fā)電量呈現(xiàn)一個線性變化的關(guān)系。

此外，對于電力運(yùn)行發(fā)電調(diào)度運(yùn)行過程中，電網(wǎng)全網(wǎng)購電費(fèi)用的最小目標(biāo)函數(shù)關(guān)系，如果以各發(fā)電商對于電網(wǎng)購電的實(shí)際報價結(jié)算為主，則可以表示為下列公式（4）所示函數(shù)關(guān)系。節(jié)能發(fā)電調(diào)度實(shí)施過程中，機(jī)組調(diào)度過程中的有功功率平衡約束條件以及機(jī)組運(yùn)行出力條件則如下公式（5）和公式（6）所示。

在進(jìn)行上述雙目標(biāo)的節(jié)能發(fā)電調(diào)度模型計算求解過程中，同上述的多目標(biāo)模糊規(guī)劃分析計算一樣，主要是通過對于雙目標(biāo)節(jié)能發(fā)電調(diào)度模型中的雙目標(biāo)函數(shù)模糊化，實(shí)現(xiàn)對于雙目標(biāo)的計算求解，其中，進(jìn)行雙目標(biāo)模糊化主要是利用模糊數(shù)學(xué)中最大隸屬度原則，首先將多目標(biāo)函數(shù)中的單目標(biāo)函數(shù)確定為隸屬函數(shù)，然后通過半直線型函數(shù)進(jìn)行隸屬函數(shù)關(guān)系的表示，則對于目標(biāo)隸屬函數(shù)關(guān)系則表示如下公式（7）所示。

在上述目標(biāo)隸屬函數(shù)關(guān)系公式中，主要通過購電費(fèi)用最小單目標(biāo)優(yōu)化以及煤耗量最小目標(biāo)值、期望最大目標(biāo)節(jié)約值等指標(biāo)參數(shù)，進(jìn)行多目標(biāo)隸屬函數(shù)關(guān)系的計算求解實(shí)現(xiàn)。在通過數(shù)學(xué)模糊最大隸屬度原則，對于多目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行隸屬函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)化后，也就是將雙目標(biāo)節(jié)能發(fā)電調(diào)度模型，通過模糊化，轉(zhuǎn)化成為目標(biāo)隸屬函數(shù)關(guān)系后，再將目標(biāo)函數(shù)需要滿足以及實(shí)現(xiàn)的所有約束條件，也就是上述公式（5）和公式（6）中所表示的函數(shù)條件關(guān)系公式進(jìn)行代入，即可實(shí)現(xiàn)對于最大優(yōu)化結(jié)果的計算求得。

結(jié)語

總之，隨著社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展與資源環(huán)境之間矛盾問題的日益突出，生態(tài)環(huán)保、節(jié)能減排工作已經(jīng)成為當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展中的重要工作和方向，進(jìn)行節(jié)能減排在電力行業(yè)模型中的應(yīng)用分析，對于促進(jìn)電力行業(yè)節(jié)能減排工作的開展，以及推動電力行業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展都有積極作用和意義。

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