機(jī)會(huì)約束下的電力電量平衡效果分析優(yōu)化模型

摘 要對(duì)跨區(qū)電力電量的交換與用電調(diào)節(jié)工作的考慮，以彌補(bǔ)電力電量出現(xiàn)缺口的調(diào)整費(fèi)用最低作為主要實(shí)施目標(biāo)，本文針對(duì)性的提出了一種電力電量平衡分析與優(yōu)化的模型，并充分考慮到水庫(kù)的調(diào)度以及檢修計(jì)劃對(duì)其發(fā)電能力造成的影響，結(jié)合系統(tǒng)的仿真運(yùn)算，有效驗(yàn)證了其所提供的模型的科學(xué)性和有效性。

【關(guān)鍵詞】機(jī)會(huì)約束 電力電量 平衡優(yōu)化模型

電力電量的平衡就是指在規(guī)定的時(shí)間和周期的范圍內(nèi)，對(duì)電力系統(tǒng)當(dāng)中每個(gè)發(fā)電廠的出力和發(fā)電量實(shí)施跨區(qū)和跨季節(jié)的統(tǒng)籌性安排，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力資源的優(yōu)化利用，使其在每個(gè)時(shí)間段的供電程度達(dá)到一種平衡的狀態(tài)，這在長(zhǎng)期的電力規(guī)劃與調(diào)度工作上起到了決策性依據(jù)的作用。傳統(tǒng)形式下的電力電量平衡分析工作的主要方式是將實(shí)現(xiàn)給定的測(cè)量負(fù)荷的曲線圖實(shí)施分解，并且對(duì)其中各種不同類(lèi)型機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行組合，有順序的安排發(fā)電廠中的各項(xiàng)發(fā)電流程。

1 機(jī)會(huì)約束下的電力電量平衡的具體效果

伴隨當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，跨區(qū)電力電量的交換需求和輸送能力都在不斷的提升，水電、風(fēng)電等清潔能源發(fā)電規(guī)模不斷提高，同時(shí)用電測(cè)管理水平也在不斷的提高，進(jìn)一步為電力電量的平衡需求提出了更高的優(yōu)化要求。為了有效協(xié)調(diào)和統(tǒng)籌電力網(wǎng)的供電能力，實(shí)現(xiàn)大范圍能源的優(yōu)化配置，以機(jī)組組合與經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)的形式，將成本最小化作為目標(biāo)函數(shù)，建立起了電力電量平衡分析的優(yōu)化模型，為電力電量的有效平衡提供出了一種全新的解決方式。但是這種電力電量平衡優(yōu)化模式在其構(gòu)建的過(guò)程當(dāng)中對(duì)發(fā)電的約束條件只單純的考慮了技術(shù)出力的限制性，并沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行細(xì)化，考慮到水庫(kù)調(diào)度和檢修計(jì)劃等方面因素對(duì)發(fā)電站造成的影響，該模型的建立還需要不斷的完善。

電力系統(tǒng)當(dāng)中包含了非常多不確定性的因素，比如負(fù)荷偏差以及水電站水量的隨機(jī)性等方面，這些都會(huì)對(duì)電力電量的平衡造成比較大的影響。在最近幾年的發(fā)展中，伴隨風(fēng)力發(fā)電中出現(xiàn)的間歇性狀況和其滲透率不斷的上升，不確定性因素的影響不斷的上升，并且在當(dāng)前電力電量的平衡分析中，基本都采用將這些不確定性因素轉(zhuǎn)變成定性變量的分析方式，造成了最后的分析效果不精確。因此對(duì)這方面的工作我們還需要不斷探索全新的解決方法。機(jī)會(huì)約束的規(guī)劃屬于一種隨機(jī)規(guī)劃的方式，主要適用于在對(duì)求解約束當(dāng)中所涵蓋的隨機(jī)變量與優(yōu)化模型，當(dāng)前已經(jīng)在有機(jī)組合的應(yīng)用、電力網(wǎng)絡(luò)的重新組建以及無(wú)功優(yōu)化等相關(guān)的電力系統(tǒng)優(yōu)化的問(wèn)題當(dāng)中得到應(yīng)用，為不確定性電力電量的平衡分析問(wèn)題提供出了全新的求解思路。

基于以上的發(fā)展背景，為了有效的運(yùn)用跨區(qū)交換能力和用電側(cè)調(diào)節(jié)能力，通過(guò)減少外送電、提升外購(gòu)電以及將可中斷的負(fù)荷調(diào)整的費(fèi)用最小作為主要的目標(biāo)函數(shù)，建立起不確定性的電力電量平衡分析目標(biāo)優(yōu)化模型，在這種模式下研究對(duì)水庫(kù)調(diào)度計(jì)劃與檢修計(jì)劃對(duì)發(fā)電能力產(chǎn)生的影響。模型提升了水庫(kù)與檢修有關(guān)的約束性，同時(shí)還有利于通過(guò)機(jī)會(huì)約束的規(guī)劃方式對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)荷加以預(yù)測(cè)，還可以對(duì)風(fēng)電以及來(lái)水的不確定性能產(chǎn)生影響進(jìn)行處理，將系統(tǒng)中的電力、電量的約束形式通過(guò)相應(yīng)的置信水平來(lái)加以滿足，并可以將其表示成為概率的形式，在進(jìn)行模型求解的過(guò)程中，基于概率統(tǒng)計(jì)的理論與二分法的分析方式，得出了概率模型的確定化的表現(xiàn)形式。最后將其所建立的模型轉(zhuǎn)化成為混合型的整數(shù)規(guī)劃的方式，運(yùn)用CPLEX的方式來(lái)進(jìn)行求解，結(jié)果證明了這種模型的有效性。

2 優(yōu)化模型分析

對(duì)目標(biāo)函數(shù)的研究是對(duì)電力電量平衡分析的一種有效方式，是在電力電量供需形勢(shì)比較緊張的狀況下，通過(guò)優(yōu)化調(diào)度的方式來(lái)對(duì)各個(gè)發(fā)電站的電能實(shí)施調(diào)度，讓其出現(xiàn)電量缺口的部分在最短的時(shí)間內(nèi)得到相應(yīng)的電量補(bǔ)充。常見(jiàn)的電量調(diào)整的措施主要包含了減少外送電、提升外購(gòu)電量以及實(shí)現(xiàn)可中斷的負(fù)荷等。

約束性條件就是考慮到水庫(kù)調(diào)度與檢修工作對(duì)電力電量平衡產(chǎn)生的影響，該模型的約束條件主要包含了對(duì)系統(tǒng)電量的約束性、系統(tǒng)電力的約束以及火電機(jī)組的約束性、水電機(jī)組的約束、電站檢修等相關(guān)的約束。同時(shí)還考慮到了負(fù)荷、風(fēng)電以及來(lái)水工作出現(xiàn)的不確定性，對(duì)部分的約束性條件的影響，采取機(jī)會(huì)約束規(guī)劃理念來(lái)實(shí)施建模工作。

為了分析檢修與水庫(kù)調(diào)度中相關(guān)的約束對(duì)電力電量平衡造成的結(jié)果影響，分別對(duì)以下三個(gè)方面的方案實(shí)施分析：考慮檢修與水庫(kù)調(diào)度的機(jī)會(huì)約束、考慮檢修約束同時(shí)不考慮水庫(kù)相關(guān)約束、不考慮檢修約束同時(shí)考慮水庫(kù)調(diào)度約束。通過(guò)對(duì)這三種方案的有效對(duì)比，可以看到在電力電量的分析中沒(méi)有考慮到水庫(kù)調(diào)度的相關(guān)約束，水電系統(tǒng)中的發(fā)電量被高估，最大的偏差值達(dá)到了8倍以上；通過(guò)相關(guān)的分析可以看出，在水電系統(tǒng)的大型發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中，兩種方案對(duì)豐水期的評(píng)估偏差過(guò)小，在枯水期的實(shí)際評(píng)估偏大，這主要是因?yàn)樵诳菟谒坎粩嗟南陆担畮?kù)中的實(shí)際蓄水量對(duì)水電站的發(fā)電能力影響比較大。因此，在不考慮水庫(kù)調(diào)度的約束情況下，對(duì)水電站的發(fā)電能力的評(píng)估會(huì)產(chǎn)生比較大的誤差性，這將對(duì)電力電量的平衡分析準(zhǔn)確性產(chǎn)生不良的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了機(jī)會(huì)約束下電力電量平衡效果分析優(yōu)化模型，從中可以看出在電力系統(tǒng)中通過(guò)對(duì)每個(gè)發(fā)電廠的發(fā)電量實(shí)施跨區(qū)和跨季節(jié)的統(tǒng)籌性安排，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力資源的優(yōu)化利用；讓其在每個(gè)時(shí)間段的供電程度達(dá)到一種平衡的狀態(tài)，這在長(zhǎng)期的電力規(guī)劃與調(diào)度工作上起到了決策性的依據(jù)作用，同時(shí)也為我國(guó)電力企業(yè)的發(fā)展提供了充分保障。

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作者簡(jiǎn)介

劉澤鑫（1988-），安徽，男，碩士，科員，中級(jí)工程師。主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃，電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制，直流輸電等等。

作者單位

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司 廣東省廣州市 510663endprint