專(zhuān)利名稱(chēng)：提供負(fù)載調(diào)度和污染控制優(yōu)化的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專(zhuān)利一般涉及計(jì)算機(jī)軟件，更具體地說(shuō)，涉及用于發(fā)電和配電系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟件。
背景技術(shù)：
幾乎21世紀(jì)生活的每個(gè)方面都涉及到電能的使用。通常，電業(yè)公司(下文中稱(chēng)為“公用電站”)通過(guò)發(fā)電和配電系統(tǒng)的綜合網(wǎng)絡(luò)傳輸電能至最終用戶。公用電站在電廠中利用各種不同能源發(fā)電，其中包括熱能、太陽(yáng)能、核能、煤、氣等。根據(jù)其發(fā)電機(jī)使用的能源類(lèi)型，電廠可產(chǎn)生一種或多種污染物，這些污染物作為發(fā)電機(jī)為發(fā)電所采用的各種處理的副產(chǎn)品而存在。
例如，利用燃煤發(fā)電機(jī)的電廠會(huì)產(chǎn)生一氧化碳、二氧化硫和其它污染物，而利用核能發(fā)電機(jī)的電廠會(huì)產(chǎn)生作為污染物的放射性廢物。鑒于這些污染物對(duì)于環(huán)境的危害，由電廠釋放的污染物的數(shù)量和種類(lèi)為各種條例所限制。在美國(guó)，由環(huán)保署(EPA)監(jiān)管電廠產(chǎn)生的污染物的種類(lèi)與數(shù)量。運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生超限量受控污染物的電廠的公用電站通常會(huì)被責(zé)以罰金。
為控制污染量，電廠采用了各種類(lèi)型的污染控制策略，亦即限制電廠產(chǎn)生的污染物量和/或在污染物釋放到周邊環(huán)境之前對(duì)其進(jìn)行處理。例如，產(chǎn)生二氧化硫的燃煤電廠可使用廢氣脫硫(flue gas de-sulfurization，F(xiàn)GD)系統(tǒng)降低輸出到環(huán)境中的二氧化硫的數(shù)量。類(lèi)似地，其它產(chǎn)生氧化氮的燃煤電廠可使用選擇性催化還原(selective catalytic reduction，SCR)系統(tǒng)降低輸出到環(huán)境中的氧化氮的量。由于這些污染控制系統(tǒng)需要使用特定試劑，故而使用這些污染控制系統(tǒng)的電廠需承受額外的污染控制成本。例如，F(xiàn)GD系統(tǒng)使用石灰漿作為試劑降低輸出到環(huán)境中的二氧化硫的量，而SCR系統(tǒng)使用氨作為試劑降低輸出到環(huán)境中的氧化氮的量。
在確定使用哪些電廠以及應(yīng)處在哪個(gè)生產(chǎn)等級(jí)時(shí)，公用電站將多個(gè)不同因素納入考慮之列，其中包括電能需求、每個(gè)電廠的發(fā)電成本等。為使發(fā)電成本最小化，公用電站通常設(shè)法確定電廠的最優(yōu)組合，以求用最小的成本產(chǎn)生所需電能等級(jí)。在此過(guò)程中，公用電站可使用多種用于發(fā)電規(guī)劃的復(fù)雜算法和預(yù)測(cè)模型，其中包括各種一般作為經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序被公知的計(jì)算機(jī)程序，它們使得公用電站可制定與電廠運(yùn)行相關(guān)的決策。
由于一般不允許公用電站產(chǎn)生的污染超出監(jiān)管機(jī)構(gòu)規(guī)定的限量，故而經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序在確定各個(gè)電廠的最優(yōu)運(yùn)行等級(jí)時(shí)使用這些限量作為約束條件。然而，由于各個(gè)電廠所產(chǎn)生的不同種類(lèi)污染物需要不同的污染控制方法，而這些方法中的每一種會(huì)帶來(lái)不同數(shù)量的污染控制成本。所以在確定電廠的最優(yōu)運(yùn)行等級(jí)時(shí)，還有必要將與污染物控制相關(guān)的成本納入考慮之列。
例如，因?yàn)槊狠^之天然氣來(lái)說(shuō)是相對(duì)低廉的燃料，所以燃煤電廠較之燃?xì)怆姀S來(lái)說(shuō)可產(chǎn)生相對(duì)廉價(jià)的電力，然而，由于燃煤電廠為控制氧化氮的排放量而使用的石灰漿或其它試劑的成本，導(dǎo)致在某些情況下，使用燃?xì)怆姀S發(fā)電較之使用燃煤電廠可能更有優(yōu)勢(shì)。所以說(shuō)，經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序在確定負(fù)載需求在各個(gè)電廠間的最優(yōu)分配時(shí)，還應(yīng)將污染控制成本和污染輸出等級(jí)納入考慮之列。
污染控制成本在確定負(fù)載分配方面的重要性為快速發(fā)展的污染信用交易市場(chǎng)所進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，在這個(gè)市場(chǎng)中，產(chǎn)生污染排放物的量低于監(jiān)管排放限量的電廠可將污染信用量出售給其它產(chǎn)生污染排放物的量高于監(jiān)管排放限量的電廠。事實(shí)上，在可預(yù)見(jiàn)的是，不遠(yuǎn)的將來(lái)，用于交易NOx、SO2和溫室氣體排放物信用的市場(chǎng)將成為世界上最有活力的市場(chǎng)之一，在這個(gè)市場(chǎng)上，溫室氣體產(chǎn)生量高于其規(guī)定限量的公司可向溫室氣體產(chǎn)生量低于其規(guī)定限量的公司購(gòu)買(mǎi)排放信用量。在此類(lèi)污染信用交易市場(chǎng)存在的情況下，對(duì)于經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序來(lái)說(shuō)重要的是在確定負(fù)載需求在各個(gè)電廠間的最佳分配時(shí)，除考慮到污染控制成本之外還要考慮到污染控制信用量。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于優(yōu)化具有多個(gè)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行的方法，該方法包括以下步驟獲得該發(fā)電系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)，其中該目標(biāo)函數(shù)提供作為多個(gè)變量的函數(shù)的發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行成本，所述多個(gè)變量包括多個(gè)發(fā)電設(shè)備中至少一個(gè)的負(fù)載設(shè)定點(diǎn)和污染控制設(shè)定點(diǎn)；獲得該發(fā)電系統(tǒng)的多個(gè)運(yùn)行約束條件；以及在該發(fā)電系統(tǒng)的多個(gè)運(yùn)行約束條件內(nèi)獲得該目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。
本發(fā)明還提供一種具有多個(gè)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行方法，該方法包括以下步驟接收指定該發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載需求函數(shù)和排放配額的運(yùn)行指令；確定該發(fā)電系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)，其中該目標(biāo)函數(shù)指定作為包括多個(gè)發(fā)電設(shè)備中至少一個(gè)的負(fù)載設(shè)定點(diǎn)和污染控制設(shè)定點(diǎn)的多個(gè)變量的函數(shù)的電廠運(yùn)行條件；以及確定該目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解以產(chǎn)生在該發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的總排放物低于排放配額時(shí)，使該發(fā)電系統(tǒng)滿足該負(fù)載需求函數(shù)的多個(gè)發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于優(yōu)化具有多個(gè)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)分析系統(tǒng)，該經(jīng)濟(jì)分析系統(tǒng)包括適于存儲(chǔ)該發(fā)電系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)的第一模塊，其中該目標(biāo)函數(shù)提供作為多個(gè)變量的函數(shù)的發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行成本，所述多個(gè)變量包括多個(gè)發(fā)電設(shè)備中至少一個(gè)的負(fù)載設(shè)定點(diǎn)和污染控制設(shè)定點(diǎn)；適于存儲(chǔ)該發(fā)電系統(tǒng)的多個(gè)運(yùn)行約束條件的第二模塊；適于在該發(fā)電系統(tǒng)的多個(gè)運(yùn)行約束條件內(nèi)獲得該目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解的第三模塊。
根據(jù)本發(fā)明再一方面，提供一種發(fā)電系統(tǒng)，包括多個(gè)發(fā)電設(shè)備；適于獲得多個(gè)發(fā)電設(shè)備的負(fù)載需求的第一模塊；適于獲得多個(gè)發(fā)電設(shè)備的排放配額的第二模塊；適于獲得該發(fā)電系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)的第三模塊，其中該目標(biāo)函數(shù)提供作為多個(gè)變量的函數(shù)的發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行成本，所述多個(gè)變量包括多個(gè)發(fā)電設(shè)備中至少一個(gè)的負(fù)載設(shè)定點(diǎn)和污染控制設(shè)定點(diǎn)；適于獲得該發(fā)電系統(tǒng)的多個(gè)運(yùn)行約束條件的第四模塊；以及第五模塊，適于獲得該目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，以便當(dāng)發(fā)電設(shè)備按照最優(yōu)解運(yùn)行時(shí)，多個(gè)發(fā)電設(shè)備滿足該負(fù)載需求并且多個(gè)發(fā)電設(shè)備的總排放輸出低于該排放配額。


本專(zhuān)利雖通過(guò)實(shí)例進(jìn)行圖解，但是并不為附圖所限制，附圖中相同的參考標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)類(lèi)似的部件，其中包括圖1是實(shí)例配電系統(tǒng)的框圖；圖2是圖1的配電系統(tǒng)中電網(wǎng)的框圖；圖3是圖2的電網(wǎng)使用的經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序的流程圖；圖4是由圖3的電網(wǎng)接收的負(fù)載需求函數(shù)；圖5是具有多個(gè)發(fā)電單元的電力網(wǎng)絡(luò)的框圖；圖6是由圖5的電力網(wǎng)絡(luò)接收的負(fù)載需求函數(shù)；圖7是圖5的電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電設(shè)備的各種熱耗率曲線；圖8是用于圖5的電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電設(shè)備的最優(yōu)負(fù)載設(shè)定點(diǎn)；圖9是用于圖5的電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電設(shè)備的最優(yōu)洗滌器設(shè)定點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
一般來(lái)說(shuō)，用于在各個(gè)電廠間分配發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載需求的經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序，以降低或者優(yōu)化包括污染控制成本在內(nèi)的發(fā)電系統(tǒng)總運(yùn)行成本的方式，來(lái)確定各種電廠中每一個(gè)的運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)和污染控制設(shè)定點(diǎn)。經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序包括作為負(fù)載分配中的決策變量的各種電廠的負(fù)載設(shè)定點(diǎn)和污染控制設(shè)定點(diǎn)。經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序還將各個(gè)電廠的污染控制成本納入考慮之列，其中各種電廠的污染控制成本可以是電廠污染控制系統(tǒng)所使用的試劑的成本和電廠污染控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的廢物的成本的因素?？蛇x地，經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序在分配負(fù)載需求時(shí)，可將各種電廠可用的污染信用量納入考慮之列，其中此類(lèi)污染控制信用量可在污染控制信用交易市場(chǎng)購(gòu)入或售出。
圖1圖解了配電系統(tǒng)10，其具有連接到負(fù)載網(wǎng)14、公用電站(utility)網(wǎng)16和18、及另一電網(wǎng)20的電網(wǎng)12。電網(wǎng)12可以接收來(lái)自公用電站網(wǎng)16和18以及電網(wǎng)20的電能，并且可以傳輸電能給負(fù)載網(wǎng)14。負(fù)載網(wǎng)14可提供電能給各種使用諸如空調(diào)設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、燈和電器之類(lèi)耗電設(shè)備的工業(yè)和住宅消費(fèi)者。公用電站網(wǎng)16和18可接收來(lái)自包括核電廠、燃煤電廠等在內(nèi)的多個(gè)不同電廠的電力。
通常，電網(wǎng)12可由通信連接到位于公用電站網(wǎng)16和18上的各種遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的電網(wǎng)管理系統(tǒng)進(jìn)行管理。該電網(wǎng)管理系統(tǒng)確定電網(wǎng)12上的總負(fù)載需求，并分配負(fù)載需求到公用電站網(wǎng)16和18中的每一個(gè)。該電網(wǎng)管理系統(tǒng)可利用經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序確定公用電站網(wǎng)16和18間的負(fù)載分配和污染控制方案，其中經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序使用從公用電站網(wǎng)16和18收集的各種信息，包括公用電站網(wǎng)16和18使用的各種電廠的熱耗率(heat rate)，以及各種電廠的燃料成本、排放控制成本等。
公用電站網(wǎng)18在圖2中進(jìn)一步圖解為具有多個(gè)電廠22～30，其中電廠22～30中的每一個(gè)都通信連接到提供負(fù)載調(diào)度指令給電廠22～30的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32。電廠22～30可包括諸如核電廠、水電廠及燃煤電廠之類(lèi)各種電廠中的任一種。此外，電廠22～30中的每一個(gè)都可以包括多個(gè)獨(dú)立的發(fā)電機(jī)。經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32接收來(lái)自各個(gè)電廠22～30的有關(guān)它們的運(yùn)行條件、熱耗率、排放成本、污染控制成本等的信息，確定負(fù)載需求的分配并確定電廠22～30中每一個(gè)的污染控制設(shè)定點(diǎn)。
電廠22～30可以使用各種類(lèi)型的發(fā)電機(jī)，并由此可產(chǎn)生各種類(lèi)型的排放物。例如，電廠22可使用產(chǎn)生氧化氮(NOx)和二氧化硫(SO2)排放物的燃煤蒸氣發(fā)電機(jī)。電廠22可使用低NOx(NO、NO2等)燃燒器從而降低NOx排放，同時(shí)電廠22可使用廢氣脫硫(FGD)系統(tǒng)從而減少SO2排放物。另一方面，電廠30可以是燃燒氣體的聯(lián)合循環(huán)電廠(CCP)，因而根本不產(chǎn)生SO2排放物?？稍陔姀S或發(fā)電單元中產(chǎn)生并為其所控制(或者至少在排放前被減少)的其它污染物包括，例如一氧化碳(CO)、氧化氮(NO、NO2)、汞(Hg)、大量有機(jī)化合物(VOC)以及溫室氣體。一般來(lái)講，溫室氣體是大氣中導(dǎo)致溫室效應(yīng)(全球變暖效應(yīng))的氣態(tài)成分。主要的天然溫室氣體是水蒸氣，其引起地球上溫室效應(yīng)的大部分(約為60％)，以及二氧化碳(CO2)(約為26％)和臭氧(O3，等)。其余部分由包括甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)的次要溫室氣體引起。工業(yè)溫室氣體包括諸如包括氟氯烷和氟化甲烷的CFC、HCFC-22分子以及六氟化硫之類(lèi)的重質(zhì)鹵烴(氯化碳氟化合物)。
經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32接收來(lái)自電網(wǎng)12的運(yùn)行要求40，其中運(yùn)行要求40包括總負(fù)載需求42和總排放配額44。經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32以使電廠22～30產(chǎn)生的總負(fù)載至少等于負(fù)載需求42以及使電廠22～30的總排放輸出低于排放配額44的方式，在電廠22～30間分配負(fù)載需求42和排放配額44。負(fù)載需求42可指定待由公用電站網(wǎng)18發(fā)送的電量、電力發(fā)送的時(shí)間和地點(diǎn)等。經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32在確定如何在電廠22～30間最優(yōu)分配負(fù)載需求42和排放配額44時(shí)，可使用與電廠22～30相關(guān)的各種類(lèi)型信息，例如可用性、電廠22～30中每一個(gè)的運(yùn)行條件和效率，以及電廠22～30的排放輸出等級(jí)等。如有必要，經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32可實(shí)施為存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中并可由計(jì)算機(jī)的控制器運(yùn)行的軟件，實(shí)施為硬件，實(shí)施為固件，或者實(shí)施為以上幾種的任意組合。
圖3圖解了可由經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32實(shí)施的實(shí)例經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序100的流程圖。一般來(lái)講，經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序100通過(guò)求解目標(biāo)函數(shù)確定負(fù)載需求42和排放配額44在各個(gè)電廠22～30間的分配，從而確定公用電站網(wǎng)18的最優(yōu)運(yùn)行點(diǎn)。為實(shí)施這種優(yōu)化，經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序100接收負(fù)載需求42和排放配額44，與電廠22～30相關(guān)的各種信息，例如用于限定電廠22～30的運(yùn)行的參量，一部分這些參量的值，這些參量之間的關(guān)系，以及電廠22～30的運(yùn)行約束條件。
具體地說(shuō)，框102接收負(fù)載需求42，其中負(fù)載需求42指定公用電站網(wǎng)18從起始時(shí)間T0到截止時(shí)間T內(nèi)的總負(fù)載?？偟膩?lái)說(shuō)，電網(wǎng)12提供給公用電站網(wǎng)18的負(fù)載需求使負(fù)載在第一時(shí)間段內(nèi)從初始等級(jí)增加至峰值等級(jí)，并在隨后的第二時(shí)間段內(nèi)使負(fù)載保持在峰值等級(jí)。為反映這種狀況，負(fù)載需求42顯示為包括位于起始時(shí)間T0和時(shí)間Te之間的負(fù)載斜線(ramp)，其中時(shí)間T0處的負(fù)載需求為L(zhǎng)0，而斜頂時(shí)間Te處的負(fù)載需求為L(zhǎng)e。從斜頂時(shí)間Te到截止時(shí)間T，負(fù)載需求假定為L(zhǎng)e。亦可假定整個(gè)時(shí)間段{T0，T}(其中T大于等于Te)被分隔為N個(gè)時(shí)間段{t0，t1}，{t1，t2}....{tN-1，tN}，t0＝T0，tN＝T，其中這些時(shí)間段中每一個(gè)的末端的負(fù)載用L1，L2，....，LN標(biāo)識(shí)。如果時(shí)間T0和Te之間的負(fù)載斜線假定為線性斜線，則能夠通過(guò)以下公式1簡(jiǎn)單計(jì)算作為初始負(fù)載L0和終值負(fù)載Le之間的線性插值的中值目標(biāo)負(fù)載Lk(k＝1，....，N)Lk＝L0+k(Le-L0)/(Te-T0) (對(duì)于tk≤Te)以及 (1)Lk＝Le(對(duì)于tk＞Te)由公式1給出的負(fù)載需求的負(fù)載分布圖(profile)120在圖4中圖解。雖然負(fù)載分布圖120由線性公式1表示，但在可選情況下，負(fù)載分布圖120可由非線性公式給出或者表達(dá)為非線性公式。此外，應(yīng)注意到用于分隔負(fù)載分布圖120的時(shí)間段的數(shù)目N確定了待由經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序100執(zhí)行的優(yōu)化的復(fù)雜度。較大的N值可提供較佳的負(fù)載分布圖120，但是增加了經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32的計(jì)算負(fù)擔(dān)。
接著，框104確定與電廠22～30的運(yùn)行相關(guān)的燃料成本，以便獲得負(fù)載分布圖120。為解釋起見(jiàn)，假設(shè)電廠22～30由指數(shù)1到n來(lái)代表。因此，電廠22被標(biāo)識(shí)為廠1，電廠24標(biāo)識(shí)為廠2，依此類(lèi)推。在這種情況下，與時(shí)間tk處的ith單元(i＝1～n)相關(guān)的燃料消耗成本能夠表示為Fik=Lik·Hik·fi---(2)]]>其中Lik=ith]]>單元在時(shí)間tk處的負(fù)載；Hik=ith]]>單元在時(shí)間tk處的熱耗率；以及fi＝ith單元的燃料價(jià)格。
各個(gè)電廠22～30的熱耗率Hik的值以及燃料價(jià)格fi可實(shí)時(shí)傳輸?shù)浇?jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32，或者可選地，這些值能夠存儲(chǔ)在經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32的存儲(chǔ)器中。公式2使用的某些值可以是常量，其它值可以是變量并可用一個(gè)或多個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)表示。例如，對(duì)于特定應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32來(lái)說(shuō)，ith單元的燃料價(jià)格fi是常量，而ith單元在時(shí)間tk處的熱耗率Hik通常是變量，其可用電廠22～30中每一個(gè)的多個(gè)特征的函數(shù)來(lái)表達(dá)。對(duì)于多個(gè)電廠22～30，熱耗率Hik可通過(guò)由例如多項(xiàng)式回歸模型代表的非線性關(guān)系、前饋式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型或者一些其它數(shù)學(xué)模型來(lái)提供。
盡管經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序100的所述實(shí)施考慮了僅作為燃料價(jià)格、熱耗率和負(fù)載函數(shù)的函數(shù)的總?cè)剂铣杀?，但是在可選的實(shí)施中，許多其它關(guān)系也可納入考慮之列。例如，在經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序100的一種實(shí)施中，代表反應(yīng)輸出功率、實(shí)際輸出功率和發(fā)電單元的效率間關(guān)系的發(fā)電單元反映能力曲線，也可以用于確定與電廠22～30的運(yùn)行相關(guān)的總?cè)剂铣杀尽?br> 接著，框106確定與電廠22～30相關(guān)的各種污染控制成本。如上所述，電廠22～30中的一些可以是產(chǎn)生諸如NOx和SO2之類(lèi)污染物的燃煤電廠。假設(shè)電廠22是使用洗滌器(scrubber)試劑控制SO2輸出的燃煤電廠。例如，燃煤電廠可使用石灰石作為控制SO2排放的廢氣脫硫(FGD)系統(tǒng)中的洗滌器試劑。類(lèi)似地，另一電廠24可具有使用氨作為NOx排放控制試劑的選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)。此處，電廠22的石灰石成本和電廠24的氨成本都是污染控制成本。而且，根據(jù)所使用試劑的種類(lèi)，通常會(huì)生產(chǎn)一定量的廢物，而清除這些廢物的成本也應(yīng)作為污染控制成本的一部分加以考慮。在許多情況下，總的污染控制成本能夠通過(guò)所用的$/1b試劑的形式來(lái)確定。因此，對(duì)于ith單元，在時(shí)間tk處的污染控制成本能夠表示為Rik=Σj=1m{Si,jk·Pi,j}---(3)]]>其中Si,jk=ith]]>單元在時(shí)間tk處的jth試劑流；Pi，j＝ith單元的jth試劑價(jià)格；以及m＝受控污染物的種類(lèi)總數(shù)。
電廠22～30可用的典型試劑包括用于SCR系統(tǒng)的氨以及用于FGD系統(tǒng)的石灰石或石灰漿。當(dāng)然，電廠22～30中的一些可被設(shè)計(jì)為根本不產(chǎn)生任何污染物，在這種情況下，這些電廠的污染控制成本將為零。污染控制成本可實(shí)時(shí)傳輸?shù)浇?jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32，或者可選地，它們的值可存儲(chǔ)在經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32的存儲(chǔ)器中。
接著，框108確定電廠22～30可用的各種污染物信用量。通常，污染物信用量關(guān)系到電廠22～30中任一個(gè)所產(chǎn)生的污染物的實(shí)際量和污染物的配額量之間的差值，其中配額量能夠以多種方式指定。例如，對(duì)于SO2，配額量指定為噸/年，對(duì)于NOx，配額量指定為1bs/mBTU，等等。應(yīng)注意到，對(duì)于電廠22～30中的每一個(gè)來(lái)說(shuō)，許可的污染物總量和污染限量都是硬性約束條件，因此要確保經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32產(chǎn)生的任何最優(yōu)解都不能觸犯控制這些污染物總量的監(jiān)管限量。因此，jth污染物在時(shí)間tk處的可用總排放信用量能夠表示為Cjk=(Xjk-Σi=1n{Zi,jk)·cj---(4)]]>其中Xjk=jth]]>污染物在時(shí)間tk處的總監(jiān)管限量；Zi,jk=ith]]>單元在時(shí)間tk處產(chǎn)生的jth污染物；以及cj＝j(luò)th污染物的信用量(或者紅利價(jià)格)。
在確定每一時(shí)間段tk的燃料成本，以及污染控制成本和污染控制信用量之后，框110通過(guò)疊加這些成本確定提供負(fù)載Lk的總成本Jk。該操作能夠表示為Jk=Σi=1nFik+Σi=1nRik-Σj=1mCjk---(5)]]>注意，盡管上述公式5在確定總成本Jk時(shí)僅考慮了燃料成本、污染控制成本和污染信用量，但是在可選實(shí)施中，諸如電力傳輸成本、燃料存儲(chǔ)成本之類(lèi)的其它成本也可納入考慮之列。
利用每一時(shí)間段tk內(nèi)的總成本Jk，能夠計(jì)算公用電站網(wǎng)18在時(shí)間間隔{T0，T}內(nèi)提供負(fù)載的合計(jì)成本JJ=Σk=1NJk---(6)]]>接著，框112確定待由經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32使用的目標(biāo)函數(shù)。在經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32的一種特定實(shí)施中，該目標(biāo)可以是使運(yùn)行公用電站網(wǎng)18的總成本最低，在這種情況下，該目標(biāo)函數(shù)將是總成本J的最小化。但是，在可選的實(shí)施中，也可使用諸如排放最小化、達(dá)到負(fù)載所需時(shí)間最小化之類(lèi)的可選目標(biāo)。應(yīng)注意，在以公式6的形式表達(dá)目標(biāo)函數(shù)時(shí)，污染信用量被預(yù)期為可立即獲得。但是在現(xiàn)實(shí)中，因?yàn)橐@得污染信用量會(huì)花費(fèi)時(shí)間，因此諸如金錢(qián)的時(shí)間值之類(lèi)的其它因素也需納入考慮之列。
在確定經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32的目標(biāo)函數(shù)后，框114確定求解目標(biāo)函數(shù)用到的各種約束條件。一般來(lái)說(shuō)，這些約束條件可包括各種負(fù)載約束條件、總排放約束條件等。在當(dāng)前情況下，公用電站網(wǎng)18的運(yùn)行可用到的各種約束條件由以下公式7到11給出。
具體的，下述公式7和8為負(fù)載約束條件，其中公式7指定了待由所有電廠22～30傳輸?shù)目傌?fù)載，公式8指定了待由電廠22～30中每一個(gè)產(chǎn)生的最小負(fù)載和最大負(fù)載。
Σi=1nLi,k=Lk---(7)]]>Li，min≤Li，k≤Li，max(8)公式7和8中，Li，k是ith電廠在時(shí)間tk處的負(fù)載需求，而Li，min和Li，max分別是ith電廠的最小負(fù)載和最大負(fù)載。
提供電廠22～30的負(fù)載輸出最大變化的單元斜線約束條件由公式9給出，其中Mi是電廠22～30在時(shí)間間隔{tk-1，tk}內(nèi)的最大斜率。
-Mi≤Li，k+1-Li，k≤Mi(9)公用電站網(wǎng)18許可的總排放量是由電廠22～30排放的各種污染物的限量的函數(shù)。如果對(duì)于jth污染物，能夠由ith電廠產(chǎn)生的最大許可污染由Xi，j給出，時(shí)間段kth內(nèi)jth污染物總排放量由Xjk給出，則公用電站網(wǎng)18的運(yùn)行的排放約束條件可由以下公式10和11給出Σi=1nZi,jk≤Xjk---(10)]]>
Zi,jk≤Zi,j---(11)]]>注意對(duì)于公式7～11，k＝1，...，N標(biāo)識(shí)負(fù)載分布圖120被劃分的N個(gè)時(shí)間段中的每一個(gè)，i＝1，...，n標(biāo)識(shí)各個(gè)電廠22～30中的每一個(gè)，j＝1，...，m標(biāo)識(shí)各種污染物或者由電廠22～30排放的污染物中的每一種。
接著，框116求解受約束條件約束的公用電站網(wǎng)18的目標(biāo)函數(shù)從而確定最優(yōu)解。應(yīng)注意到，在任何情況下，都可能存在不只一個(gè)最優(yōu)解，而框116只需求解到發(fā)現(xiàn)這些最優(yōu)解中的一個(gè)為止，該解是在系統(tǒng)某些可能的運(yùn)行區(qū)間內(nèi)使目標(biāo)函數(shù)最小(或者最大)的解。特定的最優(yōu)解不必是系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行空間內(nèi)的最佳最優(yōu)解，而僅需在區(qū)間工作空間內(nèi)最優(yōu)。
通常，受多個(gè)約束條件約束的目標(biāo)函數(shù)可利用非線性優(yōu)化方法求解。經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32的一個(gè)實(shí)施可利用迭代處理，亦即在約束條件內(nèi)選擇目標(biāo)函數(shù)的候選解并迭代地改變各個(gè)變量的值，直到獲得最優(yōu)解(例如，使目標(biāo)函數(shù)最小的解)。例如，可選擇各個(gè)中值負(fù)載Lk的值的集合最為起始點(diǎn)，而中值負(fù)載Lk的最優(yōu)值能夠迭代獲得。類(lèi)似地，還可選擇由Zi，jk給出的電廠22～30的污染等級(jí)值作為部分候選解，而污染等級(jí)Zi，jk的最優(yōu)值可迭代確定。
在經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32的實(shí)施中，還可使用進(jìn)化算法迭代求解受一個(gè)或多個(gè)約束條件約束的目標(biāo)函數(shù)。在進(jìn)化算法中，選擇約束條件內(nèi)的候選解點(diǎn)的集合，可獲得與優(yōu)選解點(diǎn)集合對(duì)應(yīng)的局部解集合，選擇局部解集合中的一個(gè)作為目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。
利用進(jìn)化算法求解目標(biāo)函數(shù)32可確保，即使目標(biāo)函數(shù)具有多個(gè)局部最優(yōu)解，仍能獲得這些局部最優(yōu)值中的最佳最優(yōu)值。進(jìn)化算法可以軟件、硬件、固件或者它們?nèi)我饨M合的形式實(shí)現(xiàn)。例如，可利用諸如可從前線(Frontline)系統(tǒng)公司獲得的的進(jìn)化解算器(Evolutionary Solver)程序之類(lèi)的多種現(xiàn)有數(shù)學(xué)解算程序中的一種實(shí)施進(jìn)化算法。進(jìn)化算法的機(jī)制在2004年6月25日遞交的，名稱(chēng)為“用于提供發(fā)電和配電經(jīng)濟(jì)分析的方法和裝置”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)NO.10/876,431中進(jìn)一步詳細(xì)解釋?zhuān)搶?zhuān)利的全文結(jié)合在本文中。
應(yīng)注意到，由經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32獲得的最優(yōu)運(yùn)行解的精確性有賴于提供給經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊32的數(shù)據(jù)的精確性。用于獲得最優(yōu)解的多個(gè)底層模型可具有時(shí)變特性。例如，由于設(shè)備老化和處理偏差，電廠22～30的熱耗率模型會(huì)隨時(shí)間而變化。因此，為得到精確的最優(yōu)解，有必要定期更新這些熱耗率模型。
以上敘述了經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序100的機(jī)制，以下將描述經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序100在發(fā)電設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。
具體地說(shuō)，圖5圖解了包括6個(gè)發(fā)電單元142～152的示例性電力網(wǎng)絡(luò)140，其中單元142～152中的每一個(gè)都可以是燃?xì)獍l(fā)電單元、燃煤?jiǎn)卧?、水電單元等中的任一個(gè)。在特定的實(shí)施例中，假定單元142是容量200MW的燃煤蒸汽發(fā)電單元，其包括使NOx排放率保持在0.21b NOx/mBTU的低NOx燃燒器。通過(guò)使用具有90％的最大污染物清除率并利用石灰漿作為試劑的石灰噴霧干燥器(LSD)廢氣脫硫(FGD)系統(tǒng)，控制單元142的SO2排放。單元144是120MW燃煤電廠，除包含利用商用石灰石(CaCO3)或熟石灰(Ca(OH)3)作為吸附劑并具有50％的最大污染物清除率的管道吸附劑注入(DSI)FDG系統(tǒng)外，該單元與單元142相同。單元146是700MW的燃煤蒸汽發(fā)電單元，單元148是800MW燃煤蒸汽發(fā)電單元。單元146和148中的任一個(gè)都包含用于降低NOx排放量的選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)，其中氨(NH3)用于降低NOx的水平。最后，單元150和152中的每一個(gè)都是250MW聯(lián)合循環(huán)電廠(CCP)，每一個(gè)都具有兩臺(tái)燃燒式渦輪發(fā)電機(jī)(CTGs)、兩臺(tái)余熱回收蒸汽發(fā)電機(jī)(HRSGs)和兩臺(tái)蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)(STGs)。
現(xiàn)在，將經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序100用于電力網(wǎng)絡(luò)140，框102接收來(lái)自諸如電網(wǎng)12之類(lèi)管理電力網(wǎng)絡(luò)140的電網(wǎng)的運(yùn)行指令160。運(yùn)行指令160包括指定待由電力網(wǎng)絡(luò)140提供的負(fù)載的負(fù)載需求，以及指定可由電力網(wǎng)絡(luò)140產(chǎn)生的總污染等級(jí)的排放配額164。在當(dāng)前情況下，假設(shè)負(fù)載需求162是在大約84分鐘內(nèi)使電力網(wǎng)絡(luò)140的負(fù)載輸出從1100MW斜線上升到1520MW。負(fù)載需求162在圖6中進(jìn)一步圖解，其中X軸上每一單位代表12分鐘。電力網(wǎng)絡(luò)140的排放配額假定為5000噸SO2排放量和1300噸NOx排放量。
接收單元142～152中每一個(gè)的燃料成本(fi)和熱耗率曲線(Hik)的框104，使用公式2中指定的那些參量，確定產(chǎn)生由負(fù)載需求162指定的總負(fù)載的總?cè)剂铣杀?。在?dāng)前情況下，單元142～152的燃料成本在下表1中給出，而單元142～152的熱耗率曲線分別由圖7中的熱耗率曲線172～182圖解。注意熱耗率曲線中的每一條指定產(chǎn)生KWH電能所需的熱量。如上所述，由單元142～152中每一個(gè)產(chǎn)生的最優(yōu)負(fù)載值，即公式2中的Lik所指定的值，可由迭代方式確定。
表1

接著，框106接收單元142～152中每一個(gè)的污染控制成本(Pi，j)，其中該污染控制成本可由單元142～152使用的試劑成本規(guī)定。公式3利用這些污染控制成本確定電力網(wǎng)絡(luò)140的總污染控制成本。在當(dāng)前情況下，單元142～152的污染控制成本由下面表2給出。
表2

圖3的框108接收用于單元142～152產(chǎn)生的每一種污染物的污染控制信用量(cj)，它們用于公式4以確定電力網(wǎng)絡(luò)140的總污染信用量。在當(dāng)前情況下，用于單元142～152產(chǎn)生的污染物的污染信用量，也就是SO2和NO2，在下面表3中給出。
表3

接著，利用公式5，框110確定電力網(wǎng)絡(luò)140產(chǎn)生由負(fù)載需求142規(guī)定的負(fù)載的總成本。假設(shè)當(dāng)前情況下的目標(biāo)是使?jié)M足負(fù)載需求142的電力網(wǎng)絡(luò)140運(yùn)行總成本最低，則框112確定公式5也是電力網(wǎng)絡(luò)140的目標(biāo)函數(shù)。
在確定了電力網(wǎng)絡(luò)140的目標(biāo)函數(shù)的情況下，框114確定電力網(wǎng)絡(luò)140的各種運(yùn)行約束條件。電力網(wǎng)絡(luò)140的約束條件可以是暫時(shí)性的運(yùn)行約束條件和/或長(zhǎng)期性的結(jié)構(gòu)約束條件。例如，在當(dāng)前情況下，假設(shè)電力網(wǎng)絡(luò)140的暫時(shí)性約束條件之一是單元148退出運(yùn)行。
電力網(wǎng)絡(luò)140的其它約束條件可包括用于電力網(wǎng)絡(luò)140的公式7～11規(guī)定的約束條件中的一個(gè)或多個(gè)。例如，公式7標(biāo)識(shí)的代表總中值目標(biāo)負(fù)載的約束條件，能夠從圖6所示的負(fù)載需求142中獲得。由公式8表示的發(fā)電單元142～152中每一個(gè)的最大負(fù)載和最小負(fù)載由下面表4提供。
表4

最后，參考提供電廠22～30的負(fù)載輸出最大變化并由公式9表示的斜線約束條件，假設(shè)在當(dāng)前情況下，各種電廠142～152中的每一個(gè)能夠使其負(fù)載輸出斜線上升的最大斜率是每分鐘7MW。
如由公式10表示且如上所述，電力網(wǎng)絡(luò)140的總排放量約束條件對(duì)于SO2來(lái)說(shuō)等于5000噸，對(duì)于NOx來(lái)說(shuō)等于1300噸。參考由公式11表示的電廠等級(jí)污染約束條件，假定在當(dāng)前情況下，單元142～152上沒(méi)有施加這樣的電廠等級(jí)約束條件。通常，在當(dāng)前的環(huán)境條例下，SO2的排放等級(jí)根據(jù)一個(gè)地區(qū)的電廠群來(lái)限制，而NOx的排放等級(jí)限制為每個(gè)單一電廠。因此，在不同的實(shí)施下，單一電廠等級(jí)排放限量也應(yīng)納入考慮之列。
在確定電力網(wǎng)絡(luò)140的目標(biāo)函數(shù)和約束條件之后，框116確定用于運(yùn)行單元142～152的最優(yōu)解，這些解將單元142～152中每一個(gè)的運(yùn)行點(diǎn)指定到負(fù)載需求斜線162上的各個(gè)點(diǎn)。根據(jù)負(fù)載等級(jí)，運(yùn)行單元142～152的最優(yōu)運(yùn)行點(diǎn)由圖8中繪制的負(fù)載斜線圖190圖解，而根據(jù)污染控制設(shè)定點(diǎn)，單元142～152的最優(yōu)運(yùn)行點(diǎn)由圖9中繪制的洗滌器效率圖210圖解。
具體地說(shuō)，在圖8中，單元142～146和150～152中每一個(gè)的負(fù)載斜線分別由線192、194、196、198和200表示。圖8中的負(fù)載斜線圖190顯示了負(fù)載斜線的起始，所要求的總負(fù)載輸出是1100MW，單元142、144、150和152每個(gè)都進(jìn)入滿負(fù)載容量。如果單元148被假定為在1100MW等級(jí)退出運(yùn)行，那么僅有單元146具有斜線上升以滿足增加的需求的空間。
如負(fù)載斜線圖190所示，單元142和144在從1100MW等級(jí)到1520MW等級(jí)的滿容量下運(yùn)行。然而，至少對(duì)于由運(yùn)行點(diǎn)202附近的區(qū)域規(guī)定的部分負(fù)載斜線來(lái)說(shuō)，單元148的負(fù)載輕微上升，而單元150和152的負(fù)載輕微下降。
現(xiàn)在參考圖9中的洗滌器效率圖210，單元142～146的洗滌器設(shè)定點(diǎn)分別由線212、214和216描繪。如圖9所示，在斜線的起始，所有單元142～146的洗滌器設(shè)定點(diǎn)都保持在其最小值從而確?？偝杀鞠陆?。隨著單元146斜線上升，在某一點(diǎn)218處(總負(fù)載約為1170MW)，鑒于NOx排放的總限量，單元146的SCR系統(tǒng)開(kāi)始工作。此后，在點(diǎn)220代表的總負(fù)載輸出1480MW處，單元142和144的FGD設(shè)定點(diǎn)隨之上升，以滿足SO2排放量的污染條例約束條件。注意，經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序100以使單元142～146都低于它們的最大污染清除效率的方式設(shè)定單元142～146的洗滌器設(shè)定點(diǎn)。
盡管圖8和圖9分別以不同線代表了單元142～146的負(fù)載輸出設(shè)定點(diǎn)和洗滌器設(shè)定點(diǎn)，但重要的是緊記，經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序100同時(shí)確定負(fù)載輸出設(shè)定點(diǎn)和洗滌器設(shè)定點(diǎn)時(shí)，并且其確定方式不僅使提供由負(fù)載需求162代表的輸出的總成本最低，還由此使電力網(wǎng)絡(luò)140的排放輸出也低于排放配額164。
當(dāng)然，盡管在電力網(wǎng)絡(luò)140中使用了經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序100以使電力網(wǎng)絡(luò)140的運(yùn)行成本降至最低，但是在可選的狀況下，經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊100能夠用于電力網(wǎng)絡(luò)140以滿足可選的目標(biāo)，這些目標(biāo)可以是例如NOx排放量最小化，或者這兩個(gè)目標(biāo)的某些最優(yōu)結(jié)合。在再一實(shí)施中，經(jīng)濟(jì)調(diào)度模塊100還可用于整個(gè)電網(wǎng)12以在公用電站網(wǎng)16和18間分配電網(wǎng)12的總需求，以使電網(wǎng)12的總運(yùn)行成本最低，同時(shí)電網(wǎng)12的總排放輸出低于規(guī)定的電網(wǎng)級(jí)排放配額。
盡管前文列出了對(duì)本發(fā)明的幾種不同實(shí)施的詳細(xì)描述，但是應(yīng)理解本發(fā)明的范圍是由本專(zhuān)利末尾列出的權(quán)利要求的文字予以限定的。詳細(xì)描述僅應(yīng)理解為示范性的，同時(shí)也沒(méi)有描述本發(fā)明每一可能的實(shí)施，這是因?yàn)槊枋雒恳豢赡艿膶?shí)施即便不是不可能的，也是不實(shí)際的。各種可選的實(shí)施能夠由現(xiàn)有技術(shù)或者本專(zhuān)利提交日后發(fā)展起來(lái)的技術(shù)予以實(shí)施，這仍然落入本發(fā)明的權(quán)利要求的限定范圍之內(nèi)。
因此，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，能夠做出對(duì)此處所述的和圖解的技術(shù)和結(jié)構(gòu)的多種修改和變體。相應(yīng)地，應(yīng)理解此處所述的方法和裝置僅僅是示意性的，而非用于限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于優(yōu)化具有多個(gè)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行的方法，該方法包括獲得該發(fā)電系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)，其中該目標(biāo)函數(shù)提供作為多個(gè)變量的函數(shù)的發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行成本，所述多個(gè)變量包括所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備中至少一個(gè)的負(fù)載設(shè)定點(diǎn)和污染控制設(shè)定點(diǎn)；獲得該發(fā)電系統(tǒng)的多個(gè)運(yùn)行約束條件；以及在該發(fā)電系統(tǒng)的多個(gè)運(yùn)行約束條件內(nèi)獲得該目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該污染控制設(shè)定點(diǎn)是由所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一產(chǎn)生的污染物的預(yù)期等級(jí)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該目標(biāo)函數(shù)提供還作為所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一的可用污染信用量的函數(shù)的發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行成本。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括接收指定該發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載輸出的負(fù)載需求分布圖，以及獲得使該發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載輸出分布圖大致等于該負(fù)載需求分布圖的最優(yōu)解。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中該負(fù)載需求分布圖是指定經(jīng)第一時(shí)間段后的負(fù)載輸出增量的斜線。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該運(yùn)行約束條件包括所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一的污染物控制系統(tǒng)的最大效率。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該目標(biāo)函數(shù)提供作為用于控制所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一的污染物的污染控制成本的函數(shù)的發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行成本。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述污染物是(1)二氧化硫、(2)一氧化碳、(3)氧化氮、(4)汞、(5)大量有機(jī)化合物VOC和(6)溫室氣體中的至少一種。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該污染物的控制成本包括FGD試劑或SCR試劑的成本。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該目標(biāo)函數(shù)包括，提供作為(1)所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一的負(fù)載輸出、(2)所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一的熱耗率以及(3)所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一的燃料價(jià)格的函數(shù)的所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一的燃料消耗成本的多項(xiàng)式。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該目標(biāo)函數(shù)包括，提供作為(1)所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一的負(fù)載輸出、(2)所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一的熱耗率以及(3)所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一的燃料價(jià)格的函數(shù)的所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一的燃料消耗成本的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。
12.一種具有多個(gè)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行方法，該方法包括接收指定該發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載需求函數(shù)和排放配額的運(yùn)行指令；確定該發(fā)電系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)，其中該目標(biāo)函數(shù)指定作為包括所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備中至少一個(gè)的負(fù)載設(shè)定點(diǎn)和污染控制設(shè)定點(diǎn)的多個(gè)變量的函數(shù)的電廠運(yùn)行條件；以及確定該目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解以產(chǎn)生在該發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的總排放物低于排放配額時(shí)，使該發(fā)電系統(tǒng)滿足該負(fù)載需求函數(shù)的所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該目標(biāo)函數(shù)提供作為所述發(fā)電設(shè)備之一的污染物排放控制成本的函數(shù)的發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行成本。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述污染物是(1)二氧化硫、(2)一氧化碳、(3)氧化氮、(4)汞、(5)大量有機(jī)化合物VOC和(6)溫室氣體中的至少一種。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中該污染物控制成本包括FGD試劑或SCR試劑的成本。
16.一種用于優(yōu)化具有多個(gè)發(fā)電設(shè)備的發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)分析系統(tǒng)，該經(jīng)濟(jì)分析系統(tǒng)包括第一模塊，適于存儲(chǔ)該發(fā)電系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)，其中該目標(biāo)函數(shù)提供作為多個(gè)變量的函數(shù)的發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行成本，所述多個(gè)變量包括所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備中至少一個(gè)的負(fù)載設(shè)定點(diǎn)和污染控制設(shè)定點(diǎn)；第二模塊，適于存儲(chǔ)該發(fā)電系統(tǒng)的多個(gè)運(yùn)行約束條件；第三模塊，適于在該發(fā)電系統(tǒng)的多個(gè)運(yùn)行約束條件內(nèi)獲得該目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中該污染控制設(shè)定點(diǎn)是由所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一產(chǎn)生的污染物的預(yù)期等級(jí)。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中該目標(biāo)函數(shù)提供還作為所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一的可用污染信用量的函數(shù)的發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行成本。
19.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中該發(fā)電系統(tǒng)是電網(wǎng)，并且所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備包括多個(gè)電廠。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)電廠包括聯(lián)合循環(huán)電廠。
21.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)電廠中至少一個(gè)包括降低污染物數(shù)量的廢氣脫硫系統(tǒng)。
22.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)電廠中至少一個(gè)包括降低污染物數(shù)量的選擇性催化還原系統(tǒng)。
23.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中該第三模塊進(jìn)一步適于利用進(jìn)化求解方法獲得該目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。
24.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中該發(fā)電系統(tǒng)是電廠，并且所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備包括多個(gè)發(fā)電機(jī)。
25.一種發(fā)電系統(tǒng)，包括多個(gè)發(fā)電設(shè)備；第一模塊，適于獲得所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備的負(fù)載需求；第二模塊，適于獲得所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備的排放配額；第三模塊，適于獲得該發(fā)電系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)，其中該目標(biāo)函數(shù)提供作為多個(gè)變量的函數(shù)的發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行成本，所述多個(gè)變量包括所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備中至少一個(gè)的負(fù)載設(shè)定點(diǎn)和污染控制設(shè)定點(diǎn)；第四模塊，適于獲得該發(fā)電系統(tǒng)的多個(gè)運(yùn)行約束條件；以及第五模塊，適于獲得該目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，以便當(dāng)發(fā)電設(shè)備按照所述最優(yōu)解運(yùn)行時(shí)，所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備滿足該負(fù)載需求并且所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備的總排放輸出低于該排放配額。
26.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中該污染控制設(shè)定點(diǎn)是由所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備之一產(chǎn)生的污染物的預(yù)期等級(jí)。
27.如權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)電設(shè)備包括多個(gè)發(fā)電廠。
28.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)發(fā)電廠包括聯(lián)合循環(huán)電廠。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序，以使包括污染控制成本的發(fā)電系統(tǒng)總運(yùn)行成本最低的方式，在各種電廠間分配發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)載需求和排放配額，以確定各種電廠中每一個(gè)的運(yùn)行設(shè)定點(diǎn)和污染控制設(shè)定點(diǎn)。該經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序使用各種電廠的污染控制設(shè)定點(diǎn)和負(fù)載設(shè)定點(diǎn)作為決策變量，并在分配負(fù)載需求時(shí)將各種電廠的污染控制成本納入考慮之列。在運(yùn)行中，該經(jīng)濟(jì)調(diào)度程序在分配負(fù)載需求和污染控制級(jí)別時(shí)將各種電廠可用的污染信用量納入考慮之列以確定電廠的最優(yōu)運(yùn)行解。
文檔編號(hào)F01K13/02GK1763783SQ200510109489
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
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