新能源电力系统多目标优化调度模式研究

潘光勇

华电山东新能源有限公司，山东济南 250014

1 电力系统调度模式的发展历程

我国电力系统调度模式从经济调度、计划电量调度到市场竞争调度、节能发电调度等几个不同阶段才发展到今天，在发展初期，优化目标单一，把电力系统的总煤耗最小或经济利益最大规定为优化目标；而到了节能发电调度阶段，需要考虑多因素的耦合关系，例如，所用的煤耗量、系统的排碳情况、电网运行过程中所获得的经济效益、系统有功损耗、无功损耗中的部分目标的优化，实现了电力系统调度模式从单一目标的优化向多目标协同优化的转化。随着节能减排的提出，电力系统也要紧跟时代的脚步，提高能源的利用率，新能源电力系统优化调度模式得到了应有的重视，并在逐渐推广。

2 多目标优化调度模式

2.1 电力系统多目标优化调度的主要内容

优化目标是电力系统多目标优化调度的主要内容之一，主要指常规发电机组发电成本或燃料成本、电力市场中的购电成本、风险控制指标、环境方面的成本支出等。约束条件一般包括运行安全的约束、备用约束、环境极限约束、风险约束等。

2.2 提高风电渗透率的电力系统多目标优化调度模式

为解决风电不确定性给电网调度带来的不便，可以通过改进粒子群优化算法的多目标优化调度方法，在以风力发电为主的电力系统中建立了含风电场的双目标调度模型，其中，目标函数选择以常规火电机组发电成本最小和风电消纳电量最大，并通过运用改进的多目标粒子群优化算法进行优化求解，降低了电力系统的发电成本，提高了风电消纳水平，进而实现风力、火力协调控制下的最优调度。

2.3 多目标并网优化

多目标并网优化通过建立多目标优化数学模型能够解决由于不同类型的新能源设备的购进成本、收益和容量存在差异，致使配电网的资金投入大、电压降低和网损加大等问题的发生。在完成新能源并网优化处理之后，可以实现对新能源设备各项运行参数的合理选择，促使系统网损降低、并能够有效减少系统的节点电压偏移量，促进电力系统的经济效益提高。多目标并网优化模型的建立能够对新能源的多种影响因素进行综合考虑，提高了不同类型设备之间分辨度，多目标并网优化是以把配电系统总投资效益最大、系统网损最小、系统节点电压偏移量最小选为目标函数，应用参数遗传算法进行函数的求解，在此基础上进行最优并网策略的确定。完成上述工作后还需要采用帕累托前沿解空间进行并网策略合理性的检验，对电力系统选择新能源设备具有重要的参考意义。我们把目标函数用下面算式表示：

其中的Cy是指配电系统引入新能源机组后，在使用新能源机组的过程中的年投资总收益率；

将Cin设定为配电系统的年收益综合，将综合支出Cout来表示，SWi取值应用0或者1进行表示，其中SWi是0，表明在节点i处未曾进行新能源机组的安装工作，当SWi=1时则说明节点i处可以进行新能源机组的安装。此外新能源机组使用年限通过t表示，贴现率采用r表示，节点总数为Nn。在并网决策中的新能源机组总数应用Ne表示。采用Ceq表示投资成本，某一节点的年维护成本为Cop。安装费用通过Cset进行表示，单位为万元。Csub,j、Cp,j分别表示对第j个新能源机组政府发放的补贴电价以及上网电价；(A/P, r, t) 表示等年值现值系数；用Pj来表示新能源机组的额定容量；数学符号Nt代表配电系统原有的发电机数量；Ploss是电力系统的有功网损，包括了有线路损耗PlossLines和变压器损耗PlossTransformers；符号Nl表示支路数；Ui、Uj分别表示角标所在节点的电压幅值；Gk(i，j)表示任意两个节点i、j之间支路k的电导；把两个节点i、j之间的电压相位差用cosδij来表示，Ii是流过节点i的电流；tR所代表的是发电机内阻；节点电压偏移量一般用ΔU来表示；节点实际电压通常用符号Ui代替，Uispec则是节点期望电压。

要使电力系统正常运行，就要使电力系统中有功出力满足需求侧的负荷对功的要求。对公式（9）进行分析，发现不同发电机组的出力上下限存在有一定的区别，而在公式（10）中则发现了任何节点还有着上限只，并要求在接入新能源的过程中，将功率控制在该节点的上限值范围内，也就是说在新能源接入过程中对节点受最大消纳能力进行充分的考虑，就像公式（11）所表达的。

其中，Ne代表新能源的机组总数，用字母Nt来表示配电系统的既有发电机的数，Pj所表示的是系统中第j个新能源机组的所具有的额定功率，符号Pi则代表配电系统中的电源在节点i的有功功率输出值，我们把配电系统的总负荷通过字母D来表示。机组的出力上下限用Pk,max、Pk,min来表示，Pi,max表示。表示节点i的功率上限。

3 加速多目标优化调度模式研究的主要策略

3.1 提高认识

无论管理者还是企业员工都应转变观念，真正认识到新能源的引入对节能减排的意义，了解多目标优化是企业生存和现代发展的需求。把多目标优化纳入工作的重点内容。通过严格的管理制度和责任分工，提高员工对多目标优化的重视程度，形成人人关注多目标优化，人人为多目标优化做贡献的新局面。

3.2 加强工作人员队伍建设

科技人员是进行新能源电力系统多目标优化调度研究的主要工作者，他们自身的素质和专业水平直接关系到研究成果的优劣及应用价值，因此，应加强对科技人员的理论学习和技术培训，使他们更多地了解各种新能源的性能和优势，分析影响目标函数的各个条件，并借鉴其他企业的多目标优化模式，进行研发和创新。树立终身学习的正确意识，不断为自己充电，提高自己的专业素养和科研能力。通过奖惩分明的奖励激励制度，对技术能力强，贡献突出的高科技人员给予鼓励和奖励，调动研发人员的工作积极性。在可能的情况下，加大资金投入，重视优秀人才的引入，多为研发人员提供外出参加经验交流和研讨的机会，使他们的视野更开阔，提高自身的技水平，强化科技人员的队伍建设。

3.3 注重研发，为科技人员提供良好的工作环境

科学技术就是生产力，科技人员是企业发展的原动力。因此，电力企业应注重新调度模式的研究，尊重知识尊重人才，为科技人员提供良好的工作环境，引进先进的设备，加强实验室的建设，使科技人员在更安静更舒适的环境中工作，关心科技人员的生活，了解他们的疾苦，为科技人员解决后顾之忧，使他们能够全身心的投入到多目标优化调度模式的研究中，加速研究的进程。

3.4 加强安全管理

安全是和每个人密切相关的大事，在电力系统运行过程中，管理者往往把主要精力放在供电质量和经济效益上，而忽视了安全管理。一旦发生故障，不仅会造成严重的损失，更会影响优化目标的实现。因此，应从设备的运行要求、工作人员的操作安全、防火等多方面加强安全管理，严格操作要求，工作人员上岗前必须做好自我安全防护，如戴手套、防护面具等，对各种违章行为严惩不贷。定期对设备进行检修和维护，发现问题，采取技术措施及时处理，把隐患消灭在萌芽状态，保证电力系统安全稳定运行。

4 结语

研究新能源电力系统多目标优化调度模式是电力行业发展的必然趋势。目前，新能源已经走进了各个领域，电力企业也应紧跟时代的步伐，引进新能源，创新调度模式。本文阐述了电力系统调度模式的演变过程，从电力系统多目标优化调度的主要内容、提高风电渗透率的电力系统多目标优化调度研究、多目标并网优化等几个方面分析了新能源电力系统多目标优化调度模式，采取提高认识、加强工作人员队伍建设、注重研发，为科技人员提供良好的工作环境，加强安全管理等策略加速多目标优化调度模式的进程。多目标优化调度模式的运用，对促进电力行业的节能减排起积极地促进作用。让我们共同努力，为电力企业的蓬勃发展和利润最大化做出应有的贡献。