水火電力系統節能調度模型與優化方法研究

楊學忠

（江蘇省電力公司檢修分公司,211102）

水火電力系統節能調度模型與優化方法研究

楊學忠

（江蘇省電力公司檢修分公司,211102）

本文針對水火電力系統節能調度模型與優化方法進行分析研究。

水火電力系統；節能調度模型；優化方法

0 前言

我國當前的重點工作之一是解決節能降耗問題，在電力系統中，建立水火電力系統節能調度模型是實現節能降耗目標的有效手段之一。如何在保證水火電力系統安全運行的前提下，以節能發電調度模式的水火電力系統取代傳統發電調度模式，是我國目前發展水火電力系統的重要工作。

1　水火電力系統節能優化調度數學模型

現如今，我國對水火電力系統的節能有段調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。在水火電力系統的節能模型設計中，設計工作人員要對各電廠原來的發電情況進行全面了解，并結合在不同季節、時段的影響下，對各個發電廠依據水電站耗水率情況進行排序調整。節約電力系統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，在電力系統中加入水力資源的利用，達到水利電力系統中的社會效益和經濟效益在最大程度上得到協調的結果。因此，在水利電力體系節能調度模型的研究中，必須對水力資源合理利用，并滿足環境保護的要求，在滿足水火電力系統安全運行的前提下，達到節能的目的。

將水力資源的合理利用和環境保護作為水火電力系統節能調度模型的切入點，對火電廠的啟停機所處的環境因素、棄水調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整火電廠運行的總費用作為優化目標，從而構建出水火電力系統節能優化調度數學模型，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綜合運行效益提高的目標。

根據以上所說的優化目標，將水火電力系統的節能優化調度數學模型建立如下：

目標函數為：

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

水火電力系統中，污染氣體的最小排放量目標函數為：

其中，污染氣體的排放量為f2，火電廠i的氣體排放量系數分別為。

水電廠棄水量最少的目標函數為：

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

2　水火電力系統節能調度模型的約束條件

2.1電力系統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內的水庫需水量在正常蓄水位時為。

2.7水電廠的調度周期的始、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節能調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　水火系統節能調度優化方法

本文對水火系統節能調度的優化方法采用加權和法的方式。利用加權和法主要包括兩方面：一是對水火電力系統的目標函數采取統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的加權系數進行確定。以下目標函數為函數采取統一量綱化處理和無量量綱化處理的處理過程：

將其加權系數的各自數值進行計算為：

根據計算出的目標函數，發現其滿足以下等式：

其中，目標函數的個數為M。

對各個目標函數以加權的方式進行處理，將其加權成為一個目標函數，既可以將多目標最優化的問題向單目標的優化問題進行轉化：

從而得到水電系統節能調度的優化方法。

4　結論

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

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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