新能源電力系統(tǒng)多目標優(yōu)化調(diào)度模式研究

高娟娟

摘 要：近年來，能源危機和環(huán)境問題愈來愈成為世界各國面臨的嚴峻挑戰(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，對煤耗量、碳排放量、電網(wǎng)經(jīng)濟效益、系統(tǒng)有功損耗、無功損耗中的部分目標進行優(yōu)化，電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度從單一目標最優(yōu)化逐漸過渡到多目標協(xié)同優(yōu)化?；诖耍疚闹饕獙π履茉措娏ο到y(tǒng)多目標優(yōu)化調(diào)度模式進行分析探討。

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

一、多目標優(yōu)化調(diào)度模式

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

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

（二）多目標并網(wǎng)優(yōu)化

多目標并網(wǎng)優(yōu)化通過建立多目標優(yōu)化數(shù)學模型能夠解決由于不同類型的新能源設(shè)備的購進成本、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，可以實現(xiàn)對新能源設(shè)備各項運行參數(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)點電壓偏移量，促進電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益提高。多目標并網(wǎng)優(yōu)化模型的建立能夠?qū)π履茉吹亩喾N影響因素進行綜合考慮，提高了不同類型設(shè)備之間分辨度，多目標并網(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)點電壓偏移量最小選為目標函數(shù)，應(yīng)用參數(shù)遺傳算法進行函數(shù)的求解，在此基礎(chǔ)上進行最優(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行并網(wǎng)策略合理性的檢驗，對電力系統(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)引入新能源機組后，在使用新能源機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進行表示，其中SWi是0，表明在節(jié)點i處未曾進行新能源機組的安裝工作，當SWi=1時則說明節(jié)點i處可以進行新能源機組的安裝。此外新能源機組使用年限通過t表示，貼現(xiàn)率采用r表示，節(jié)點總數(shù)為Nn。在并網(wǎng)決策中的新能源機組總數(shù)應(yīng)用Ne表示。采用Ceq表示投資成本，某一節(jié)點的年維護成本為Cop。安裝費用通過Cset進行表示，單位為萬元。Csub，j、Cp，j分別表示對第j個新能源機組政府發(fā)放的補貼電價以及上網(wǎng)電價；（A/P，r，t）表示等年值現(xiàn)值系數(shù)；用Pj來表示新能源機組的額定容量；數(shù)學符號Nt代表配電系統(tǒng)原有的發(fā)電機數(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Nl表示支路數(shù)；Ui、Uj分別表示角標所在節(jié)點的電壓幅值；Gk（i，j）表示任意兩個節(jié)點i、j之間支路k的電導；把兩個節(jié)點i、j之間的電壓相位差用cosδij來表示，Ii是流過節(jié)點i的電流；tR所代表的是發(fā)電機內(nèi)阻；節(jié)點電壓偏移量一般用ΔU來表示；節(jié)點實際電壓通常用符號Ui代替，Uispec則是節(jié)點期望電壓。

要使電力系統(tǒng)正常運行，就要使電力系統(tǒng)中有功出力滿足需求側(cè)的負荷對功的要求。對公式（9）進行分析，發(fā)現(xiàn)不同發(fā)電機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)點的上限值范圍內(nèi)，也就是說在新能源接入過程中對節(jié)點受最大消納能力進行充分的考慮，就像公式（11）所表達的。

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

二、加速多目標優(yōu)化調(diào)度模式研究的主要策略

（一）提高認識

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

（二）注重研發(fā)，為科技人員提供良好的工作環(huán)境

科學技術(shù)就是生產(chǎn)力，科技人員是企業(yè)發(fā)展的原動力。因此，電力企業(yè)應(yīng)注重新調(diào)度模式的研究，尊重知識尊重人才，為科技人員提供良好的工作環(huán)境，引進先進的設(shè)備，加強實驗室的建設(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優(yōu)化調(diào)度模式的研究中，加速研究的進程。

（三）加強安全管理

從設(shè)備的運行要求、工作人員的操作安全、防火等多方面加強安全管理，嚴格操作要求，工作人員上崗前必須做好自我安全防護，如戴手套、防護面具等，對各種違章行為嚴懲不貸。定期對設(shè)備進行檢修和維護，發(fā)現(xiàn)問題，采取技術(shù)措施及時處理，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)強耦合階段的客觀要求，對促進新能源發(fā)電的有效消納利用，引導科學用電，保障國家能源安全，實現(xiàn)電力行業(yè)的節(jié)能減排與經(jīng)濟可靠運行等具有廣泛與現(xiàn)實意義。

參考文獻

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