本發(fā)明涉及在碳市場擴容與電力市場并存的條件下，火力發(fā)電行業(yè)的經(jīng)濟調度，尤其涉及一種考慮碳電耦合的煤電機組調度方法。

背景技術：

1、隨著碳市場擴容的背景下，減少發(fā)電用煤量對于主要使用煤炭發(fā)電的中國燃煤電廠來說非常重要。

2、由于溫室氣體的排放總量基數(shù)較大，致使全球溫室氣體增加，而電力系統(tǒng)是產(chǎn)生溫室氣體最主要的因素，又因為電力系統(tǒng)產(chǎn)生的溫室氣體主要來源于燃煤電廠，所以電廠的二氧化碳排放量主要是由耗煤量決定的。如何在兼顧燃煤電廠效益和環(huán)保效益的同時降低發(fā)電成本，減少煤炭使用和污染物排放，是一個需要討論的問題。燃煤發(fā)電機組通過選擇通常不適合電廠的設計木炭類型，可以達到最佳的發(fā)電效率和經(jīng)濟效益。

3、傳統(tǒng)的規(guī)劃是一種單方面的決定，旨在最大限度地減少煤炭的使用或生產(chǎn)成本，而不考慮能源市場或發(fā)電廠排放對環(huán)境的負面影響，只是為了利潤。現(xiàn)在，我國在能源方面有明確的減排要求，以降低能源效率的能源排放，這需要認真考慮如何優(yōu)化利用多種目標進行優(yōu)化調度，以推動實現(xiàn)經(jīng)濟效益和保護環(huán)境。

4、在多目標決策中，許多客觀現(xiàn)象和行為之間是相互矛盾的，因此需要通過一些現(xiàn)實的辦法去尋求多個目標函數(shù)下的全局最優(yōu)解。利用時域模型的多目標優(yōu)化來解決問題，在經(jīng)濟效益和燃煤電廠經(jīng)濟環(huán)境的許多關鍵環(huán)保目標之間找到平衡點，并評估歐幾里得距離構造的作用。通過分析電廠用煤的影響以及最優(yōu)定時多目標的效率和優(yōu)越性，建立了燃煤電廠經(jīng)濟環(huán)境的多目標最優(yōu)調度模型，并利用歐幾里得距離估計作用解決了電廠經(jīng)濟效益與環(huán)境保護多重目標之間的平衡的多目標問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種考慮碳電耦合的煤電機組調度方法。

2、為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是，考慮碳電耦合的煤電機組調度方法，包括以下步驟：

3、一、優(yōu)化目標設定

4、1)煤電廠總煤耗最小

5、煤電機組的煤耗與機組出力是由三次曲線和正弦和函數(shù)組成的分段函數(shù)：

6、

7、式中：f1為所有煤電機組在一年內的總煤耗量，ton；t為一年內的總周數(shù)；n為煤電機組數(shù)量；pit為編號為i的煤電機組在t時段的出力(mwh)；a1、a2、a3為正弦函數(shù)的幅值，b1、b2均為正弦和函數(shù)的角頻率系數(shù)，c1、c2為相位角；p1、p2、p3、p4為煤電機組i的煤耗系數(shù)，單位分別為ton/mwh3、ton/mwh2、ton/mwh、ton。

8、2)煤電廠利潤最大

9、煤電廠利潤為煤電機組總售電收益減去其總發(fā)電成本；其中售電收益為電力市場下，各個電廠售電電價與發(fā)電量的乘積，發(fā)電成本為煤耗成本、碳成本，其具體函數(shù)關系為

10、

11、式中：f2為電網(wǎng)一年內對于煤電機組的總利潤，單位為元；ρi為機組i的上網(wǎng)電價(元/mwh)；cwe為所用煤的單價、ctj為碳價；

12、3)煤電廠碳排放最小

13、煤電廠碳排放最小可用三次多項式表示：

14、f3＝q1pit3+q2pit2+q3pit+q4???(3)

15、式中：f3為一年內的碳排放總量(t)；t為一年內的總時段數(shù)；n為煤電i機組數(shù)量；pit為機組i在t時段的有功出力(mwh)；q1、q2、q3、q4為機組i的碳排放系數(shù)，單位分別為ton/mwh3、ton/mwh2、ton/mwh、ton。

16、4)多目標歐氏距離

17、要解決多目標優(yōu)化問題，關鍵是要考慮每個目標的要求；一般來說，一個目標的最優(yōu)解幾乎是不可能的，或者有很小的概率是其他目標的最優(yōu)解；在犧牲最優(yōu)決策以實現(xiàn)所有目標的條件下，協(xié)調各個目標之間的關系，以實現(xiàn)整體解決方案；在本發(fā)明中，構建了一個標準的歐幾里得函數(shù)，用于將多個目標轉換為要解決的單個目標從而進行求解；

18、考慮多目標決策問題(mop)：

19、

20、式中：f(x)、g(x)為各個目標函數(shù)，并且在其定義域x上為連續(xù)函數(shù)；

21、對于多目標決策問題，可以重構多目標評價函數(shù)，將多目標函數(shù)視為單目標問題；在單目標的基礎上，可以得到一個評估函數(shù)來解決多目標決策問題，即多目標歐幾里得距離

22、

23、式中：z(x)為目標函數(shù)之間的歐氏距離；為單目標歸一化函數(shù)的最優(yōu)解即di(x)的最小值；求歐氏距離z(x)的最小值即可得到多目標決策函數(shù)下的最優(yōu)解x*，這個最優(yōu)解即為多目標決策下的其中一個pareto最優(yōu)解。

24、二、約束條件

25、5)系統(tǒng)功率平衡約束

26、

27、式中：pit為煤電機組i在t時段的有功出力；pddi為第i號煤電機組與其他煤電機組之間的調度功率；psi第i號煤電機組與其他煤電機組之間調度時的線路損耗的功率；pli為t時刻系統(tǒng)總負荷；

28、6)煤電機組輸出功率上下限約束

29、pimin≤pi≤pimax?(7)

30、式中：pimin為煤電機組i的發(fā)電下限；pimax為煤電機組i發(fā)電上限；

31、7)調度功率的上下限約束

32、

33、式中：pdd是線路的調度功率，是傳輸線路上允許的最大功率。

34、本發(fā)明的有益效果是：

35、通過多維度分析法對碳電雙市場運行條件下煤電機組收益變化特征進行分析，可用于雙市場運行條件下省級電源側不同類型煤電機的組收益變化特征分析，在碳電雙市場并行條件下對煤電機組運行模式及其成本收益情況進行評估，為緩解電力市場面臨的多方面壓力提供參考。

技術特征：

1.考慮碳電耦合的煤電機組調度方法，包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明公開了考慮碳電耦合的煤電機組調度方法。該方法包括優(yōu)化目標設定和約束條件兩大部分，其中優(yōu)化目標設定包括煤電廠總煤耗最小、煤電廠利潤最大和煤電廠碳排放最小。本發(fā)明通過多維度分析法對碳電雙市場運行條件下煤電機組收益變化特征進行分析，可用于雙市場運行條件下省級電源側不同類型煤電機的組收益變化特征分析，在碳電雙市場并行條件下對煤電機組運行模式及其成本收益情況進行評估，為緩解電力市場面臨的多方面壓力提供參考。

技術研發(fā)人員：蘇陽,施壯,馬大衛(wèi),丁磊,劉路登,馬斌,陳劍,梁偉,叢星亮,任曼曼
受保護的技術使用者：國網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/5