一種考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電源規(guī)劃領(lǐng)域，尤其是涉及一種考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著環(huán)境污染的日益惡化和能源供應(yīng)的日趨緊張，節(jié)能減排在世界范圍內(nèi)受到人 們的重視，走低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展之路成為世界實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。我國是以火力發(fā)電 為主的國家，近年來由于我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長，使得部分地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)大量缺電的情 況，單純依靠擴(kuò)大機(jī)組容量和擴(kuò)建發(fā)電廠難以滿足我國的用電需求，而且還可能帶來機(jī)組 運行效率低下、一次能源消耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。為了維持我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)健康發(fā) 展，國務(wù)院發(fā)布的《"十二五"節(jié)能減排綜合性工作方案》中已經(jīng)明確提出控制能源消耗總量 和主要污染物排放總量，并且提出要加強電力需求側(cè)管理，大力推廣能效電廠，由此可見， 能效電廠建設(shè)是目前我國電力建設(shè)的重要內(nèi)容。
[0003] 能效電廠是指通過采用高效節(jié)能設(shè)備和產(chǎn)品、優(yōu)化用電方式等途徑，形成某個地 區(qū)、行業(yè)或企業(yè)帶電改造計劃的一攬子行動方案，達(dá)到與建新電廠相同的目的，將減少的需 求視同"虛擬電廠"提供的電力電量，實現(xiàn)能源節(jié)約和污染物減排的目的。與實際新建電廠 相比，能效電廠是在原供電系統(tǒng)中進(jìn)行電能優(yōu)化而獲得的，不再額外占用土地、消耗化石燃 料等資源，具有巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0004] 傳統(tǒng)的電源規(guī)劃方法不會考慮環(huán)境因素對規(guī)劃成本的影響，而能效電廠的主旨之 一就是減少污染物排放，隨著環(huán)保觀念逐漸影響各行各業(yè)，因此，在規(guī)劃中考慮必要的環(huán)境 成本成為新的要求和重點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種算法先進(jìn)、考慮 全面的考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃方法。
[0006] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0007] -種考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃方法，包括以下步驟：
[0008] 1)建立考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)，該目標(biāo)函數(shù)為使規(guī)劃投 資成本最小化，所述的規(guī)劃投資成本包括能效電廠成本、常規(guī)電廠機(jī)組發(fā)電成本、CO 2排放 成本和SO2排放成本；
[0009] 2)獲取考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃的約束條件；
[0010] 3)根據(jù)目標(biāo)函數(shù)和約束條件建立考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃模型；
[0011] 4)采用內(nèi)點法獲取考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃模型的最優(yōu)解，使規(guī)劃投 資成本最小，從而確定能效電廠建設(shè)的類型和容量。
[0012] 所述的步驟1)中的考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃模型的目標(biāo)函數(shù)為：
[0013]
UiN 丄 丄 OUiIiJU Λ J ^ 匕/ i
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
[0018] 其中，Cepp為常規(guī)電廠機(jī)組運行T小時的燃料成本，心/·ρ為常規(guī)電廠機(jī)組i的單位 燃料成本，％?為常規(guī)電廠機(jī)組i的容量，隊為常規(guī)電廠中機(jī)組的數(shù)量，Tl 常規(guī)電廠機(jī)組 i每年的平均效率，T為常規(guī)電廠機(jī)組年利用小時數(shù)，Cepp為能效電廠的建設(shè)總成本，為 能效電廠j的單位建設(shè)成本，為能效電廠j的容量，N e為能效電廠的數(shù)量，和&% 分別為常規(guī)電廠運行T小時的COjPSO 2的排放成本，α ε為化石燃料含碳率，α 5為化石燃 料含硫率，β e為C轉(zhuǎn)化為CO 2的轉(zhuǎn)換系數(shù)，β 5為S轉(zhuǎn)化為SO 2的轉(zhuǎn)換系數(shù)，λ ε為化石燃料 中C的釋放率，λ s為化石燃料中S的釋放率，C c為CO 2的排放單價，C 5為SO 2的排放單價， b為發(fā)電煤耗，4為相關(guān)設(shè)備的綜合脫硫效率。
[0019] 所述的步驟2)中的約束條件包括等式約束條件和不等式約束條件。
[0020] 所述的等式約束條件為線路潮流約束，線路潮流約束為有功功率潮流計算，計算 式為：
[0021] Pc-Pl+Pe-B Θ = 〇
[0022] 其中，Pe為常規(guī)電廠容量，Pl為負(fù)荷，PE為能效電廠容量，B為系統(tǒng)導(dǎo)納矩陣，Θ為 節(jié)點電壓相角。
[0023] 所述的不等式約束條件包括節(jié)點電壓約束，常規(guī)電廠容量約束、能效電廠容量約 束、CO 2排放約束、SO 2排放約束和能效電廠成本約束，
[0024] 節(jié)點電壓約束不等式為：
[0025] 0. 9 ^ Vk^ I. 1
[0026] 常規(guī)電廠i容量約束不等式為：
[0027]
[0028] 能效電廠j容量約束不等式為：
[0029]
[0030] 0)2排放約束約束不等式為：
[0031]
[0032] 302排放約束約束不等式為： CN 105160450 A m ~P 3/7 頁
[0033]
[0034] 能效電廠成本約束不等式為：
[0035]
[0036] 其中，Vk為第k個節(jié)點的電壓標(biāo)幺值，巧#為常規(guī)電廠容量下限，^為常規(guī)電廠 容量上限，為能效電廠的容量上限，I為⑶2排放上限，I為如2排放上限，$為能 效電廠成本上限。
[0037] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0038] -、算法先進(jìn)：本發(fā)明的含能效電廠的電源規(guī)劃模型是一個線性模型，在模型求解 算法中選用原始-對偶內(nèi)點算法，原始-對偶內(nèi)點法的特點是將構(gòu)造的新的無約束目標(biāo)函 數(shù)一一懲罰函數(shù)定義在可行域內(nèi)，并在可行域內(nèi)求懲罰函數(shù)的極值點，即求解無約束問題 時的探索點總是在可行域內(nèi)部，這樣，在求解內(nèi)點懲罰函數(shù)的序列無約束優(yōu)化問題的過程 中，所求得的系列無約束優(yōu)化問題的解總是可行解，從而在可行域內(nèi)部逐步逼近原約束優(yōu) 化問題的最優(yōu)解，內(nèi)點法具有迭代次數(shù)對問題規(guī)模不敏感、收斂迅速、魯棒性強、計算精度 高、結(jié)果與初始值的設(shè)置聯(lián)系不緊密等優(yōu)點。
[0039] 二、考慮全面：本發(fā)明在建立考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃模型時將0)2排 放成本和SO 2排放成本考慮在內(nèi)進(jìn)行綜合分析，得到的結(jié)果能夠反映環(huán)境因素的影響，對含 能效電廠電源規(guī)劃做出了積極的作用。
【附圖說明】
[0040] 圖1為本發(fā)明的發(fā)明流程圖。
[0041 ] 圖2為本發(fā)明內(nèi)點法的流程圖。
[0042] 圖3為最終系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0043] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0044] 實施例：
[0045] 如圖1所示，一種考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃方法，包括以下步驟：
[0046] Sl建立考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)，該目標(biāo)函數(shù)為使規(guī)劃投 資成本最小化，規(guī)劃投資成本包括能效電廠成本、常規(guī)電廠機(jī)組發(fā)電成本、CO 2排放成本和 SO2排放成本；
[0047] S2獲取考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃的約束條件；
[0048] S3根據(jù)目標(biāo)函數(shù)和約束條件建立考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃模型；
[0049] S4采用內(nèi)點法獲取考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃模型的最優(yōu)解，使規(guī)劃投 資成本最小，該最優(yōu)解的參數(shù)包括常規(guī)電廠容量Pp能效電廠容量P e、節(jié)點電壓V及節(jié)點電 壓相角Θ，從而確定能效電廠建設(shè)的類型和容量。
[0050] 步驟1)中的考慮環(huán)境因素的含能效電廠電源規(guī)劃模型的目標(biāo)函數(shù)為：
[0051]
[0052]
[0053]
[0054]
[0055]
[0056] 其中，Cepp為常規(guī)電廠機(jī)組運行T小時的燃料成本，eW為常規(guī)電廠機(jī)組i的單位 燃料成本，為常規(guī)電廠機(jī)組i的容量，隊為常規(guī)電廠中機(jī)組的數(shù)量，n 常規(guī)電廠機(jī)組 i每年的平均效率，T為常規(guī)電廠機(jī)組年利用小時數(shù)，Cepp為能效電廠的建設(shè)總成本，Qpp,為 能效電廠j的單位建設(shè)成本，為能效電廠j的容量，Ne為能效電廠的數(shù)量，Cro:和Cs〇2 分別為常規(guī)電廠運行T小時的COjPSO 2的排放成本，α ε為化石燃料含碳率，α 5為化石燃 料含硫率，β e為C轉(zhuǎn)化為CO 2的