基于基尼系数公平性的火电机组年度电量计划制定方法技术

本发明专利技术涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于基尼系数公平性的火电机组年度电量计划制定方法。包括：构建基于基尼系数的火电机组年度电量计划模型目标函数；构建基于基尼系数的火电机组年度电量计划的发电机组电量公平性约束、电量平衡约束、电量上下限约束及参数关联约束；采用Cplex优化软件求解满足上述目标函数与约束条件的各火电机组年度计划电量。本发明专利技术以各机组的年度电量为决策变量，建立最优化模型，通过最优电量分配结果，实现真正意义上最大限度减少能源、资源消耗和污染物排放；采用公认的基尼系数公平性指标对各机组的发电利用小时数进行整体约束，得到公平分配方案。对整体和各类基尼系数指标调整，满足不同电量分配公平性需求。

The method of making annual power plan of thermal power unit based on Gini coefficient fairness

【技术实现步骤摘要】
基于基尼系数公平性的火电机组年度电量计划制定方法
本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种基于基尼系数公平性的火电机组年度电量计划制定方法。
技术介绍
发电计划的优化编制是电网调度运行的基础。“三公”调度是多年来我国一直采用的调度模式。而保证机组的发电计划“公平、公正、公开”的基础和关键即是各电厂年度电量计划分配的公平和公正。平均分配各机组的发电利用小时数是我国最原始也即最传统的年度电量计划分配方法，是指对所有的发电机组不分类型、不分效率及能耗，按照机组容量等比例分配年度电量计划。该方法可以保证传统意义上的“公平”。本世纪初，随着对能源环境的逐渐关注，节能减排成为我国基本国策，“节能发电调度”随之被提出。《节能发电调度办法》要求在保障电力可靠供应的前提下，按照节能、经济的原则，优先调度可再生发电资源，按机组能耗和污染物排放水平由低到高排序，依次调用化石类发电资源，最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放。国内诸多学者对节能发电调度背景下的年度电量计划制定方法进行了研究，其基本思路均是建立差别电量模型，即将所有火电机组按照机组类别、能耗水平、容量差别、环保级别及区域等因素分档或分级，然后根据总电量和“档”或“级”的总数确定每档之间的发电利用小时数差值或基础发电利用小时数。该种方法具有一定的节能减排效果，但一方面由于计算方法比较粗放，计算粒度较大，仍存在较大优化空间，无法真正做到“最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放”，另一方面不同档级的机组之间的发电利用小时数差值的确定缺乏必要的理论基础予以支撑，难以做到所有发电厂商都认可的公平。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供基于基尼系数公平性的火电机组年度电量计划制定方法，其目的是为了将各机组的年度电量计划直接作为决策变量，并采用公认的衡量公平性的指标基尼系数作为衡量各机组年利用小时数公平性的指标，建立考虑年利用小时数基尼系数约束集的年度电量计划模型，实现发电厂商可接受范围内的公平性与节能减排之间的平衡。为了实现上述专利技术目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：基于基尼系数公平性的火电机组年度电量计划制定方法，包括以下步骤：：步骤1.构建基于基尼系数的火电机组年度电量计划模型目标函数；步骤2.构建基于基尼系数的火电机组年度电量计划的发电机组电量公平性约束、电量平衡约束、电量上下限约束及参数关联约束；步骤3.采用Cplex优化软件求解满足上述目标函数与约束条件的各火电机组年度计划电量。所述步骤1.构建基于基尼系数的火电机组年度电量计划模型目标函数，包括：以全年综合成本最小为目标函数，由全年所有机组的运行能耗成本、污染物排放成本构成，满足如下表达式：minF＝Fg+Sg(1)其中：Fg为系统的煤耗成本：其中：Fi为机组i的煤耗率，Qi为机组i被分配的年度电量，为模型的决策变量；其中：Sg为系统中火电厂二氧化硫排放总量；λ为标准煤按平均发热量转换为原煤的系数；η为原煤平均含硫率；Di为各机组的脱硫率。所述步骤2.构建基于基尼系数的火电机组年度电量计划的发电机组电量公平性约束、电量平衡约束、电量上下限约束及参数关联约束，包括以下步骤：步骤(1)：电量平衡约束；步骤(2)：单台机组最大、最小发电利用小时数约束；步骤(3)：基尼系数公平性约束集；步骤(4)：计划电量与发电利用小时数关系约束。所述电量平衡约束，包括：式中：Qg为火电机组年度总电量，由年度预测用电量扣除水电、风电、核电预测电量及外购电量优先安排的计划电量后获得。所述单台机组最大、最小发电利用小时数约束，包括：式中：Ti为机组i的年度发电利用小时数；Timin、Timax分别为实现设定的机组i的最大、最小发电利用小时数；TiM为机组i的计划检修时间。所述基尼系数公平性约束集，包括：火电机组年发电利用小时数整体公平性约束；同类型机组年发电利用小时数公平性约束；同容量范围机组年发电利用小时数公平性约束。所述火电机组年发电利用小时数整体公平性约束，满足：式中，GALL为全部火电机组整体的发电利用小时数基尼系数；为系统设定的火电机组整体的发电利用小时数基尼系数指标值，N为火电机组总数，Ti、Tj为第i台机组和第j台机组的年发电利用小时数，uALL为所有火电机组年平均发电利用小时数；其中：所述同类型机组年发电利用小时数公平性约束：式中，k＝1,2,...,NTYPE，NTYPE为机组类型总数；Nk为第k类机组的机组总数；为第k类机组的发电利用小时数基尼系数；为系统设定的同类型机组的发电利用小时数基尼系数指标值，为第k类机组的年平均发电利用小时数；所述同容量范围机组年发电利用小时数公平性约束：式中，k＝1,2,...,NCAP，NCAP为机组容量分区总数；为第k个容量分区的机组总数；为第k个容量分区机组的年计划电量基尼系数；为同容量分区机组的年计划电量基尼系数指标设置值，为第k个容量分区机组的年平均发电利用小时数；所述计划电量与发电利用小时数关系约束，包括：式中，Ci为机组i的装机容量,Qi为机组i被分配的年度电量，为模型的决策变量。本专利技术由于采用以上技术方案，具有以下优点及有益效果：1、以各机组的年度电量为决策变量，建立最优化模型，通过求解连续的优化模型得到精确的最优电量分配结果，可以实现真正意义上的最大限度地减少能源、资源消耗和污染物排放。2、采用公认的公平性指标基尼系数对各机组的发电利用小时数进行整体约束，可以得到所有发电厂商都可接受的“公平”分配方案。年度电量计划制定机构通过对基尼系数的调整可实现不同公平性级别的侧重。附图说明为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。图1是本专利技术的流程图；图2是本专利技术各种整体基尼系数取值下的各机组年度计划电量曲线图；图3是本专利技术各种整体基尼系数取值下的总煤耗成本曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为减少能源、资源消耗和污染物排放，更科学地考虑各发电厂商年度计划电量的公平性，本专利技术提出一种基于基尼系数公平性的火电机组年度电量计划制定方法，具体包括以下步骤：：步骤1.构建基于基尼系数的火电机组年度电量计划模型目标函数；步骤2.构建基于基尼系数的火电机组年度电量计划的发电机组电量公平性约束本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于基尼系数公平性的火电机组年度电量计划制定方法，其特征是：包括以下步骤：：/n步骤1.构建基于基尼系数的火电机组年度电量计划模型目标函数；/n步骤2.构建基于基尼系数的火电机组年度电量计划的发电机组电量公平性约束、电量平衡约束、电量上下限约束及参数关联约束；/n步骤3.采用Cplex优化软件求解满足上述目标函数与约束条件的各火电机组年度计划电量。/n

【技术特征摘要】
1.基于基尼系数公平性的火电机组年度电量计划制定方法，其特征是：包括以下步骤：：
步骤1.构建基于基尼系数的火电机组年度电量计划模型目标函数；
步骤2.构建基于基尼系数的火电机组年度电量计划的发电机组电量公平性约束、电量平衡约束、电量上下限约束及参数关联约束；
步骤3.采用Cplex优化软件求解满足上述目标函数与约束条件的各火电机组年度计划电量。


2.根据权利要求1所述的基于基尼系数公平性的火电机组年度电量计划制定方法，其特征是：所述步骤1.构建基于基尼系数的火电机组年度电量计划模型目标函数，包括：
以全年综合成本最小为目标函数，由全年所有机组的运行能耗成本、污染物排放成本构成，满足如下表达式：
minF＝Fg+Sg(1)
其中：Fg为系统的煤耗成本：



其中：Fi为机组i的煤耗率，Qi为机组i被分配的年度电量，为模型的决策变量；



其中：Sg为系统中火电厂二氧化硫排放总量；λ为标准煤按平均发热量转换为原煤的系数；η为原煤平均含硫率；Di为各机组的脱硫率。


3.根据权利要求1所述的基于基尼系数公平性的火电机组年度电量计划制定方法，其特征是：所述步骤2.构建基于基尼系数的火电机组年度电量计划的发电机组电量公平性约束、电量平衡约束、电量上下限约束及参数关联约束，包括以下步骤：
步骤(1)：电量平衡约束；
步骤(2)：单台机组最大、最小发电利用小时数约束；
步骤(3)：基尼系数公平性约束集；
步骤(4)：计划电量与发电利用小时数关系约束。


4.根据权利要求1或3所述的基于基尼系数公平性的火电机组年度电量计划制定方法，其特征是：所述电量平衡约束，包括：



式中：Qg为火电机组年度总电量，由年度预测用电量扣除水电、风电、核电预测电量及外购电量优先安排的计划电量后获得。


5.根据权利要求1或3所述的基于基尼系数公平性的火电机组年度电量计划制定方法，其特征是：所述单台机组最大、最小发电利用小时数约束，包括：






式中：Ti为机组i的年度发电利用小时数；T...

【专利技术属性】
技术研发人员：张娜，孙亮，宋卓然，刘兴龙，李宁，徐江，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21