[发明专利]基于协同归一化的电力系统经济排放调度方法

说明书

本发明公开了一种基于协同归一化的电力系统经济排放调度方法，包括步骤A：产生M个候选解，计算其燃油成本、废气排放量和约束违背量。步骤B：对候选解进行协同归一化处理；步骤C：选择罚函数值最小的候选解为最优解；步骤D：若最优解的约束违背量为0，则它即为满足所有约束条件的最优电力系统经济排放调度方案，否则，重复步骤A～C；本发明通过协同归一化法消除燃油成本和废气排放量之间的物理量纲、数量级和改进潜力差别，有效解决了发电过程中难以兼顾节约成本与减少污染的问题，提高了电能利用率，保障了电力供需平衡。

技术领域

本发明涉及一种电力系统经济排放调度方法，具体为一种基于协同归一化的电力系统经济排放调度方法。

背景技术

目前，电力系统仍主要采用火力发电，其技术成熟、运行稳定。然而，在发电过程中需要燃烧大量化石燃料，一方面，发电厂需要支付高昂的生产费用，另一方面，所产生的废气容易造成环境污染，不利于绿色可持续发展；兼顾减少废气排放量和节省燃油成本一直是电力系统经济调度的一项重要研究内容。

电力系统经济排放调度是一种基于火力发电的电网调度技术：该技术为不同的发电单元规划发电出力，目的是在满足所有实际约束条件的基础上实现燃油成本和废气排放量最小化。

因为每个发电机组的装机容量不尽相同，所以在规划电力出力时要保证每个发电机组的计划出力不能超出自身的容量范围以外。另外，发电机组总的发电出力经过传输线输送到用户端，考虑到电能在传输线上有损耗，因此要求总发电出力等于用户端电力需求与传输线损耗之和。在满足这些实际约束条件的同时，电力系统经济排放调度具有同时最小化生产成本和废气排放量的特点，有利于保障电力供需平衡、降低生产成本、减小污染。

电力系统经济排放调度中两个目标函数(燃油成本和废气排放量)的物理量纲不同，二者存在数量级差别，且改进潜力不同。难点在于如何权衡这两个目标函数，以最大程度缓解二者彼此之间的冲突。所使用的多目标优化技术要充分兼顾二者的利益，避免为了提高其中一个指标而过度抑制另一个指标。

因此，所找到的最优解通常是一种折中解，即它的燃油成本和废气排放量都不是所有待比较解中最低的，但对应的综合指标是最优的。

电力系统经济排放调度主要使用权重和法(Weighted sum method,WSM)来最小化燃油成本和废气排放量。WSM通过引入价格惩罚因子来消除两个目标函数之间的物理量纲，并将二者融合为一个单目标函数。然而，两个目标函数不成线性关系，当发电出力变化时，它们的变化率不同，使WSM难以兼顾二者的数量级和改进潜力差别。若任意发电出力变量偏离其上限较大，则WSM会偏重其中一个目标函数，不利于缓解两个目标函数之间的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于协同归一化的电力系统经济排放调度方法，通过将待比较候选解的两个目标进行分类归一化以消除燃油成本和废气排放量在物理量纲、数量级和改进潜力方面的差别，从而均衡两个目标的利益。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于协同归一化的电力系统经济排放调度方法，包括以下步骤：

步骤A：首先产生M个候选解，计算其燃油成本、废气排放量和约束违背量；

步骤B：对候选解进行协同归一化处理，包括如下步骤：

步骤B-1：构造一个M×3阶矩阵P，其中每行都存储着1个候选解的燃油成本、废气排放量和约束违背量；

步骤B-2：从第1列中选取前1/2低的燃油成本值，并求出其Contraharmonic均值用相同方法求出与第2列对应的废气排放量的Contraharmonic均值E_m；

步骤B-3：将矩阵P中第1列所有燃油成本都除以C_m，将矩阵P中第2列所有废气排放量都除以E_m，对矩阵P中第3列所有约束违背量不作处理，最终得到协同归一化矩阵Q；