[发明专利]计及污染气体排放风险的环境经济调度方法

摘要

本发明公开了一种计及污染气体排放风险的环境经济调度方法，首先考虑到风电出力的随机性，对环境经济调度污染气体排放风险评估指标进行了定义，并采用半绝对离差风险的概念建立了污染气体排放风险评估指标；然后基于多场景建模理论，在日调度周期内建立了计及计及污染气体排放风险的多目标随机动态环境经济调度模型。本发明结合风电出力的场景模拟和场景削减技术，采用内嵌目标相对占优的遗传算法求解所建模型，能够有效的评估出环境经济调度中污染气体排放的风险信息，以及实现污染气体排放风险的有效管理。

主权项

一种计及污染气体排放风险的环境经济调度方法，其特征在于，具体步骤如下：1)构建环境经济调度污染气体排放风险评估指标；2)在多场景理论框架内建成计及污染气体排放风险的多目标随机动态环境经济调度模型；3)由所建模型对风电出力场景进行模拟，采用后向场景削减技术对模拟出的风电出力场景进行削减，然后在削减后的风电出力场景集合基础上进行环境经济调度的优化决策；4)采用内嵌目标相对占优的遗传算法，对削减后形成的复杂动态非线性模型进行求解，得到综合最优解；5)调度机构根据综合最优解对风电出力污染气体排放风险进行评估及管理；步骤1)中所述的构建环境经济调度污染气体排放风险评估指标包括：1‑1)污染气体排放风险评估指标的定义：以环境经济调度的调度机构作为行为主体，把风电出力作为影响环境经济调度污染气体排放的随机因素；在风电随机出力环境下，将在设定的调度周期内，火电机组总的污染气体排放量超出期望值的部分作为污染气体排放风险；污染气体排放风险的严重程度作为污染气体排放风险的度量指标，称为环境经济调度污染气体排放风险评估指标；1‑2)采取半绝对离差风险评估指标来构建环境经济调度中污染气体排放风险评估指标，在半绝对离差风险的概念中总回报率及其期望值表示如下：R(x)=Σi=1NRixi---(1)]]>r(x)=Σi=1Nrixi---(2)]]>式(1)(2)中，N表示投资资产的总数，Ri表示第i种投资资产的随机回报率，ri表示Ri的期望，xi表示在总的投资资产中第i种资产的比例；根据(1)(2)式，采用半绝对离差风险的概念来度量投资组合风险时其风险评估指标可表示如下：L_(x)＝E[|R(x)‑E(R(x))|_]  (3)式中E表示期望算子，E(R(x))表示对随机变量R(x)取期望；针对任意的v，有下式成立：|v|_＝max{0；‑v}  (4)式(4)的具体含义为：当v≥0时该表达式取值为0，反之则取值为‑v；1‑3)基于半绝对离差风险评估的污染气体排放风险评估指标：在环境经济调度中度量污染气体排放风险的评估指标构建如下：M+=E{|Σi=1NG[fi(Pi,G)-E(fi(Pi,G))]|+}---(5)]]>式中NG表示火电机组的台数，Pi,G表示火电机组i的随机出力，fi(Pi,G)表示火电机组i的污染气体排放量函数；其中对任意的v有下式成立：|v|+＝max{0；v}  (6)式(6)的具体含义为：当v≥0时该表达式取值为v，反之则取值为0；构建的环境经济调度污染气体排放风险评估指标将应用于计及污染气体排放风险的多目标随机动态环境经济调度模型中，该模型的构建如下：以日调度周期内环境经济调度火电机组污染气体排放量的期望值，以及污染气体排放风险均最低作为多目标函数，并将火电机组发电运行成本的期望作为约束条件，具体的目标函数及约束条件为：2‑1)设置多目标函数为：2‑1‑1)取污染气体排放量的期望值最小值：minΣs∈SpsΣt=1TΣi=1NGfi(Pi,Gt,s)---(7)]]>式中s表示场景序号，s∈S表示场景s属于集合S，ps表示场景s发生的概率，T表示调度周期时段数，表示第i台火电机组在场景s环境下第t个时段的出力；其中采用污染气体综合排放函数表示，如下所示：fi(Pi,Gt,s)=αi+βiPi,Gt,s+γi(Pi,Gt,s)+ηieδiPi,Gt,s---(8)]]>式中αi、βi、γi、ηi和δi表示火电机组i的污染气体综合排放函数的系数；2‑1‑2)使污染气体排放风险达到最小的方式为：将式(5)具体化到调度周期的各时段，则得到下式：minΣs∈Sps|Σt=1TΣi=1NG[fi(Pi,Gt,s)-E(fi(Pi,Gt,s))]|+---(9)]]>2‑2)设置约束条件为：2‑2‑1)系统运行约束条件为：2‑2‑1‑1)火电机组发电运行成本期望约束条件为：Σs∈SpsΣt=1TΣi=1NGgi(Pi,Gt,s)≤C---(10)]]>式中C表示火电机组发电运行成本期望值上限，表示火电机组i的发电运行成本函数，具体表达式如下：g(Pi,Gt,s)=ai+biPi,Gt,s+ci(Pi,Gt,s)2+|disin(ei(Pi,G,min-Pi,Gt,s))|---(11)]]>式中ai、bi、ci、di和ei表示火电机组i的发电运行成本函数的系数；2‑2‑1‑2)系统功率平衡约束条件为：Σi=1NGPi,Gt,s+Σj=1NWPj,Wt,s=PDt,t∈T;s∈S---(12)]]>式中表示在场景s环境下风电机组j在第t个时段的功率，表示第t个时段的系统负荷功率；2‑2‑1‑3)系统上下旋转备用约束条件为：Σi=1NG(Pi,G,max-Pi,Gt,s)≥USRt,t∈T;s∈S---(13)]]>Σi=1NG(Pi,Gt,s-Pi,G,min)≥DSRt,t∈T;s∈S---(14)]]>式中Pi,G,max、Pi,G,min分别表示火电机组i的出力上下限，分别表示系统在第t个时间段的上下旋转备用；2‑2‑2)机组运行约束条件为：2‑2‑2‑1)火电机组出力上下限约束条件为：Pi,G,min≤Pi,Gt,s≤Pi,G,max,t∈T;i∈NG;s∈S---(15)]]>2‑2‑2‑2)火电机组爬坡能力约束条件为：Pi,Gt,s-Pi,Gt-1,s≤Ri,u,t∈T;i∈NG;s∈S---(16)]]>Pi,Gt-1,s-Pi,Gt,s≤Ri,d,t∈T;i∈NG;s∈S---(17)]]>式中Ri,u、Ri,d分别表示火电机组i在相邻时段出力允许的最大上升和下降值；2‑2‑2‑3)火电机组快速调整量约束条件为：用于保证在不同场景发生时火电机组能及时调整处理，以适应风电出力的随机性变化，表达式为：Pi,Gt,avg=Σs∈SpsPi,Gt,s,t∈T;i∈NG;s∈S---(18)]]>-Δi,DG≤Pi,Gt,s-Pi,Gt,avg≤Δi,UG,t∈T;i∈NG;s∈S---(19)]]>式中表示火电机组i在时段t时各个场景中出力的期望值，即最终的机组调度出力，表示场景s环境下在时段t时火电机组i的调度出力与其最终调度出力之间的差值，△i,UG、△i,DG分别表示火电机组i的快速调整量上下限。