摘要：电力系统优化调度是指在满足机组运行和系统运行约束，痛保电力系统安全、可靠和稳定运行的前提下，秉持发电输出与负荷需求平衡这一基本原则，根据机组的耗能特性合理地安排各机组的启停和负荷分配，使得某一或多个预设目标达到最优的一种操作。它是保证电力系统能够有序正常运行的重要环节，也是确保国民经济发展和人们日常生活能够持续、可靠、不间断地获得高质量电能的重要举措。实现电力系统的优化调度不仅能够改善电能质量、维持系统的稳定安全运行，而且还能够实现资源的最优化利用，产生巨大的经济、社会和环境等效益。基于此，本文将着重分析探讨电力系统经济调度及其多目标优化，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。
关键词：电力系统；经济调度；多目标优化
引言
电力调控运行系统主要由电厂以及大量变电站、发电厂和无数用户组合而成，经过各电压等级线路相互连接成一个复杂的网络系统。而产生电能之后其输送速度相当快，因此一旦电力该系统发生故障，势必会在短时间内造成区域性的停电事故，危及人身、电网和设备的安全，甚至产生巨大的经济损失。考虑到我国相比于世界其他国家，对于用电需求方面有着十分庞大的需求量，尤其是在电网设备不断增多、电网结构日趋复杂的背景之下，电力调控运行系统能够维护电网的正常运行，稳定输电过程并有效减少用于系统维护的时间，降低系统运行故障的发生几率。因此对电力调控运行系统进行优化，无论是对于电力系统还是整个社会而言均具有极为重要的现实意义。
1、电力系统环境经济调度
当今，全球经济持续稳步增长，现代化进程不断加速提高，人类社会持续发展和进步，科学的、可持续的、全面协调的发展模式曰益成为人类社会所寻求的一大发展目标。其中，所面临的资源、环境问题一直是引起社会各界关注的、迫切需要解决的热点问题。经济快速发展的近一百年来，能源的产出与消费迅猛增长，煤、石油、天然气等化石能源被过度开发和利用，导致了化石能源枯竭、环境恶化、全球气候变暖、海平面上升等突出问题，直接威胁到了人类的生存发展和生物物种多样性，使大自然遭到了严重的破坏。
电力系统环境经济调度（Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｌｏａｄ Ｄｉｓｐａｔｃｈ， ＥＥＬＤ）是在传统的单一的燃料费用最小为目标的调度基础上，将污染气体排放作为另一优化目标同时进行优化的一种调度方式，其依然是在满足各级负荷需求和系统运行各种约束条件的基础上，合理地安排各机组的功率输出，使得发电费用和污染气体排放量最小的一种调度方式。ＥＥＬＤ问题是一个多目标、非凸、非线性和多约束的优化问题，如何在满足各种约束的前提下对燃料费用和污染排放这两个相互约束、冲突的目标进行有效的优化是问题的核屯、，是典型的多目标优化问题。调度成为了研究的重也。
随着全球环境问题日趋恶化和人们环保意识的日渐提高，送种能综合考虑污染物减排的调度方案受到了重视，并渐渐成为了电力系统优化调度研究的核也。国内外众多学者对此热点问题进行了广泛而深入的研究，并提出了许多解决方案。总结现有的研巧，大致可以分为两大类：一类是传统的数学方法，其主要是通过各种方法将多目标问题转化为单目标问题来求解；另一类是智能优化法，主要通过设计各种多目标处理策略，对两个相互冲突的目标同时进行优化，得到一个非劣解集。送两类方法分别适应了不同的实际及研究需求，各有千秋。
2、电力系统经济调度及其多目标优化
针对考虑经济性和排放的电力系统多目标调度模型，本节提出了一种基于权重的两阶段电力系统多目标调度优化方法。该方法一方面借鉴了前述电力系统静态和动态经济调度方法中的两阶段机制，另一方面结合了权重的思想，通过加权的方式把经济性和排放这两个目标化为一个目标，从而将原多目标优化问题转化为单目标优化问题。
通过权重的方式，经济性和排放这两个目标可以化为单目标，如下所示：
式中FCE为对经济性和排放加权后的目标函数值；ω为经济性目标的权重，其设置范围是0≦ω≦1；p为比例因子。
在本节中，比例因子p按照以下方法进行设置：
式中FCmax和FEmax分别为每台机组都运行在最大出力时机组的总发电成本和总排放量。
对每台机组的发电成本曲线和排放曲线线性化后，可以得到：
针对考虑机组发电阀点效应的机组曲线在某些运行点上不可微分的情况，本文在对每台机组的发电成本曲线和排放曲线进行线性化处理时，采用与基于两阶段混合整数规划的电力系统静态调度方法相同的方案。此种处理方案一方面考虑到机组的非光滑发电成本曲线的不可微分点，另一方面也能保证对机组的排放曲线的近似等值精度。
在对每台机组的发电成本曲线和排放曲线线性化后，机组出力必须位于其中一个线性分段对应的出力范围内。如果机组i运行在第j个线性分段的出力范围内，那么机组i的出力为Pi，j，且对应的二进制变量Zi，j设为1，对于该机组的其它出力子分量及其对应的二进制变量，都设为0。由此可见，对发电成本和排放曲线线性化后，应该增加以下约束条件：
值得注意的是，对经济性目标和排放目标进行上述处理后，考虑经济性和排放的电力系统多目标调度模型被转化为单目标优化模型，而且所得的单目标优化模型为一个混合整数二次约束二次规划模型，因此可以通过本文提出的基于两阶段混合整数规划的电力系统静态调度方法进行求解。本文提出的基于权重的两阶段电力系统多目标调度优化方法的流程图如下所示：
图1基于权重的两阶段电力系统多目标调度优化方法的流程示意图
针对考虑经济性和排放的电力系统多目标调度模型，本文提出了一种基于权重的两阶段电力系统多目标调度优化方法，该方法主要包括两方面的内容，一方面采用了权重的思想，通过对各个目标加权的方式将多目标优化问题转化为单目标优化问题；另一方面借鉴了前述电力系统静态和动态经济调度方法中的两阶段机制，通过调用文本提出的基于两阶段混合整数规划的电力系统静态调度方法，求解上述加权后的单目标优化问题。在40机组标准测试系统上的仿真表明，本文提出的方法能够有效求解考虑经济性和排放的电力系统多目标调度模型。而且，与启发式方法相比，由于本文提出的方法具有确定性的特点，因此只需执行一个程序便可以得到唯一的调度方案。
结束语
总而言之，电力企业在我国自动化建设的推进下建设了电力调控运行系统，大大提升了电力调控运行的效率以及质量，同时也使得原本用于电力调控运行的资金成本实现有效控制，提高电力企业经济利润的同时，也为社会带来了更多效益。然而，为了满足不断增长的电力需求、日趋庞大电网结构和更加复杂的电网管理模式，电力系统面临的压力也越来越大，这就要求我们在以后的实际工作中必须对其实现进一步研究探讨。
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论文作者:高洁
论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/6
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