考虑碳电耦合的煤电机组调度方法与流程

本发明涉及在碳市场扩容与电力市场并存的条件下，火力发电行业的经济调度，尤其涉及一种考虑碳电耦合的煤电机组调度方法。

背景技术：

1、随着碳市场扩容的背景下，减少发电用煤量对于主要使用煤炭发电的中国燃煤电厂来说非常重要。

2、由于温室气体的排放总量基数较大，致使全球温室气体增加，而电力系统是产生温室气体最主要的因素，又因为电力系统产生的温室气体主要来源于燃煤电厂，所以电厂的二氧化碳排放量主要是由耗煤量决定的。如何在兼顾燃煤电厂效益和环保效益的同时降低发电成本，减少煤炭使用和污染物排放，是一个需要讨论的问题。燃煤发电机组通过选择通常不适合电厂的设计木炭类型，可以达到最佳的发电效率和经济效益。

3、传统的规划是一种单方面的决定，旨在最大限度地减少煤炭的使用或生产成本，而不考虑能源市场或发电厂排放对环境的负面影响，只是为了利润。现在，我国在能源方面有明确的减排要求，以降低能源效率的能源排放，这需要认真考虑如何优化利用多种目标进行优化调度，以推动实现经济效益和保护环境。

4、在多目标决策中，许多客观现象和行为之间是相互矛盾的，因此需要通过一些现实的办法去寻求多个目标函数下的全局最优解。利用时域模型的多目标优化来解决问题，在经济效益和燃煤电厂经济环境的许多关键环保目标之间找到平衡点，并评估欧几里得距离构造的作用。通过分析电厂用煤的影响以及最优定时多目标的效率和优越性，建立了燃煤电厂经济环境的多目标最优调度模型，并利用欧几里得距离估计作用解决了电厂经济效益与环境保护多重目标之间的平衡的多目标问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种考虑碳电耦合的煤电机组调度方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，考虑碳电耦合的煤电机组调度方法，包括以下步骤：

3、一、优化目标设定

4、1)煤电厂总煤耗最小

5、煤电机组的煤耗与机组出力是由三次曲线和正弦和函数组成的分段函数：

6、

7、式中：f1为所有煤电机组在一年内的总煤耗量，ton；t为一年内的总周数；n为煤电机组数量；pit为编号为i的煤电机组在t时段的出力(mwh)；a1、a2、a3为正弦函数的幅值，b1、b2均为正弦和函数的角频率系数，c1、c2为相位角；p1、p2、p3、p4为煤电机组i的煤耗系数，单位分别为ton/mwh3、ton/mwh2、ton/mwh、ton。

8、2)煤电厂利润最大

9、煤电厂利润为煤电机组总售电收益减去其总发电成本；其中售电收益为电力市场下，各个电厂售电电价与发电量的乘积，发电成本为煤耗成本、碳成本，其具体函数关系为

10、

11、式中：f2为电网一年内对于煤电机组的总利润，单位为元；ρi为机组i的上网电价(元/mwh)；cwe为所用煤的单价、ctj为碳价；

12、3)煤电厂碳排放最小

13、煤电厂碳排放最小可用三次多项式表示：

14、f3＝q1pit3+q2pit2+q3pit+q4   (3)

15、式中：f3为一年内的碳排放总量(t)；t为一年内的总时段数；n为煤电i机组数量；pit为机组i在t时段的有功出力(mwh)；q1、q2、q3、q4为机组i的碳排放系数，单位分别为ton/mwh3、ton/mwh2、ton/mwh、ton。

16、4)多目标欧氏距离

17、要解决多目标优化问题，关键是要考虑每个目标的要求；一般来说，一个目标的最优解几乎是不可能的，或者有很小的概率是其他目标的最优解；在牺牲最优决策以实现所有目标的条件下，协调各个目标之间的关系，以实现整体解决方案；在本发明中，构建了一个标准的欧几里得函数，用于将多个目标转换为要解决的单个目标从而进行求解；

18、考虑多目标决策问题(mop)：

19、

20、式中：f(x)、g(x)为各个目标函数，并且在其定义域x上为连续函数；

21、对于多目标决策问题，可以重构多目标评价函数，将多目标函数视为单目标问题；在单目标的基础上，可以得到一个评估函数来解决多目标决策问题，即多目标欧几里得距离

22、

23、式中：z(x)为目标函数之间的欧氏距离；为单目标归一化函数的最优解即di(x)的最小值；求欧氏距离z(x)的最小值即可得到多目标决策函数下的最优解x*，这个最优解即为多目标决策下的其中一个pareto最优解。

24、二、约束条件

25、5)系统功率平衡约束

26、

27、式中：pit为煤电机组i在t时段的有功出力；pddi为第i号煤电机组与其他煤电机组之间的调度功率；psi第i号煤电机组与其他煤电机组之间调度时的线路损耗的功率；pli为t时刻系统总负荷；

28、6)煤电机组输出功率上下限约束

29、pimin≤pi≤pimax (7)

30、式中：pimin为煤电机组i的发电下限；pimax为煤电机组i发电上限；

31、7)调度功率的上下限约束

32、

33、式中：pdd是线路的调度功率，是传输线路上允许的最大功率。

34、本发明的有益效果是：

35、通过多维度分析法对碳电双市场运行条件下煤电机组收益变化特征进行分析，可用于双市场运行条件下省级电源侧不同类型煤电机的组收益变化特征分析，在碳电双市场并行条件下对煤电机组运行模式及其成本收益情况进行评估，为缓解电力市场面临的多方面压力提供参考。

技术特征：

1.考虑碳电耦合的煤电机组调度方法，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了考虑碳电耦合的煤电机组调度方法。该方法包括优化目标设定和约束条件两大部分，其中优化目标设定包括煤电厂总煤耗最小、煤电厂利润最大和煤电厂碳排放最小。本发明通过多维度分析法对碳电双市场运行条件下煤电机组收益变化特征进行分析，可用于双市场运行条件下省级电源侧不同类型煤电机的组收益变化特征分析，在碳电双市场并行条件下对煤电机组运行模式及其成本收益情况进行评估，为缓解电力市场面临的多方面压力提供参考。

技术研发人员：苏阳,施壮,马大卫,丁磊,刘路登,马斌,陈剑,梁伟,丛星亮,任曼曼
受保护的技术使用者：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5