[发明专利]一种计及大气污染的区域环境-电力系统协同优化方法

说明书

一种计及大气污染的区域环境‑电力系统协同优化方法，该方法先利用发电量与排污量的对应关系、污染物浓度与AQI的对应关系以及连续点源的高斯扩散模型计算区域内各机组发电对主要城市AQI的综合影响系数，再建立时空污染坐标系，按AQI预测值大小将时空点划分为核心点和非核心点，分别计算核心点AQI受区域内机组发电影响的阈值、非核心点AQI受区域内机组发电影响的控制系数，然后建立以购电成本最小、非核心点AQI受区域内机组发电综合影响最小为目标的优化模型，接着采用NSGA‑II算法对优化模型进行求解，最后基于模糊集理论选择最优折中解作为最优输出结果，即各机组分时段的输出功率。本设计有效缓解了空气污染。

技术领域

本发明属于电力系统优化领域，具体涉及一种计及大气污染的区域环境-电力系统协同优化方法。

背景技术

随着由污染气体排放所引发的环境问题的日益加剧，持续的雾霾天气已严重影响了人们正常的工作、学习、生活，防治大气污染、保障公众健康刻不容缓。

作为当今社会经济发展中最基础、最庞大的产业之一，电力行业积极响应国家号召开展节能减排的工作。当前已有大量文献在研究电力交易计划时考虑到环境成本，通过引入最小化火电机组排污总量的优化目标以缓解发、用电对空气质量的影响，其思路一般从“量”的角度出发，以减少排放总量为主要目标。虽然基于该思路的众多政策也较为明显地控制了大气污染物的排放总量，但是这些文献忽略了大气污染时空分布的特性，以及影响空气质量的其他气象因素，缺乏对重点地区、突出时段的过程控制，具有不可持续性，因此在实践过程中，许多地区或人口稠密的都市区域的空气质量依旧频繁出现连续的重度以上污染的现象。对此，亟待构建更为详尽的新模型和方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种能够有效缓解空气污染的计及大气污染的区域环境-电力系统协同优化方法。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

一种计及大气污染的区域环境-电力系统协同优化方法，依次包括以下步骤：

步骤A、基于区域内主要城市的空气质量数据、区域内发电机组的数据以及气象数据，利用发电量与排污量的对应关系、污染物浓度与空气质量指数AQI的对应关系以及连续点源的高斯扩散模型，计算区域内各机组发电对主要城市AQI的综合影响系数；

步骤B、建立时空污染坐标系，按AQI预测值大小将区域内所有时空点划分为核心点和非核心点，分别计算核心点AQI受区域内机组发电影响的阈值、非核心点AQI受区域内机组发电影响的控制系数；

步骤C、基于步骤A计算得到的综合影响系数以及步骤B的计算结果，建立以购电成本最小、非核心点AQI受区域内机组发电综合影响最小为目标的优化模型；

步骤D、采用NSGA-II算法对优化模型进行求解，得到Pareto解集后基于模糊集理论选择最优折中解作为最优输出结果，即得到各机组分时段的输出功率。

所述步骤B依次包括以下步骤：

步骤B1、建立基于地区和时段的二维时空坐标系，将AQI预测值在前10％的时空点设为核心点，其它时空点设为非核心点；

步骤B2、对于核心点，先基于各机组对其AQI的综合影响系数筛选出主要影响机组，然后结合主要影响机组的供电重要性、该核心点的大气污染防治等级以及AQI预测值，确定该核心点AQI受区域内机组发电影响的阈值；对于非核心点，采用以下公式确定其AQI受区域内机组发电影响的控制系数：

上式中，ω_d(c，t)为非核心点d(c，t)受区域内机组发电影响的控制系数，AQI_d为非核心点d(c，t)的AQI预测值，NC为非核心点的集合。

步骤B2中，所述核心点AQI受区域内机组发电影响的阈值通过以下方法确定：