基于环保限产信息的日前机组组合模型的火电机组数量更新方法技术

本发明专利技术提出了一种考虑环保限产信息的日前机组组合模型的火电机组数量更新方法。在日前机组组合中，考虑环保限产社会类因素将使得到的最优解更接近实际情况。首先根据城市空气质量指数的预测值，确定对应的天气预警等级。每一天气预警等级都有相应的响应措施。按照机组容量对机组从大到小排序，并基于“上大压小”的原则，选择合适的火电机组满足电网的电力需求。同时，电力系统中部分火电机组属于超低排放机组，无需响应环保部门的环保限产指令。在对火电机组进行分类后，依据天气预警等级，在满足相应的环保限产指令的前提下，通过恰当的机组组合，使得电力生产成本尽可能低、污染物排放尽可能少。排放尽可能少。排放尽可能少。

【技术实现步骤摘要】
基于环保限产信息的日前机组组合模型的火电机组数量更新方法


[0001]本专利技术涉及电网日前机组组合领域，具体涉及考虑环保限产类社会因素后电网中火电机组的机组组合问题。

技术介绍

[0002]近年来，随着生态环境问题日趋严重，世界范围内对环境问题的重视程度也逐步加强。在我国，出台了一系列改善生态环境的方针政策。发电(经济性较差的燃煤机组)、化工、钢铁、水泥等传统工业，其生产过程中排放的大量污染物对环境造成了巨大的压力。因此，对上述传统工业采取恰当的环保限产措施对生态环境保护、人居环境改善具有重要意义。
[0003]对于某一地区的火力发电企业而言，由于火电机组的投产时间、技术水平等方面的差异性，各发电机组间电能生产过程中的排放量也不尽相同。为响应环保限产措施，需要对火电机组的出力进行合理的安排，使得电力生产环境污染小且更加经济。
[0004]然而，由于部分地区环保限产措施不能及时地到达电网调度部门，使得电网调度部门在进行日前机组组合时存在信息不对称的问题。换言之，电网调度部门在进行日前机组组合时未掌握由于环保限产措施引起火的电机组和负荷变动的相应信息。基于上述信息不对称的问题，进行日前机组组合时，所得到的最优解和实际的最优解将存在一定的偏差。在考虑环保限产社会类信息后，将使得日前调度的情况与次日实际运行情况更加接近，从而得到的最优结果将会更加准确，也将使得电网的运行成本比未考虑环保限产类社会信息时更低。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种在考虑环保限产类社会因素的背景下进行火电厂日前机组组合的方法，其目的是让火力发电企业能够在较好地响应环保部门下达的环保限产指令的同时，使得电力生产成本尽可能低、污染物排放尽可能少。在部分地区，环保部门的次日环保限产指令不能及时地到达电网调度部门，这将使得电网调度部门在进行日前机组组合时存在一定的信息不对称问题，从而得到的最优结果与实际最优结果差异较大。在日前机组组合中，基于火电厂响应环保限产指令的历史措施，根据相应环境预测指标对次日的环保限产措施进行预估，在机组组合中考虑环保限产措施，这将使得日前机组组合得到的最优解更接近实际情况。
[0006]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0007]一种基于环保限产信息的日前机组组合模型的火电机组数量更新方法，其特征在于，包括
[0008]步骤1，采集城市空气质量指数(AQI)的预测值；AQI指标是环境空气质量指数的缩写，是2012年3月国家发布的新空气质量评价标准，污染物监测为6项：二氧化硫、二氧化氮、
PM10、PM2.5、一氧化碳和臭氧；AQI数据每小时更新一次，AQI在发布时取24小时平均值；
[0009]步骤2，依据具体的AQI指标预测值，确定城市的天气预警等级；根据AQI指标预测值的不同，共有N级天气预警；具体如下：
[0010](1)α0＜AQI≤α1时，对应1级天气预警；
[0011](2)α1＜AQI≤α2时，对应2级天气预警；
[0012]……
[0013](N)α
N
‑1＜AQI≤α
N
时，对应N级天气预警；
[0014]其中，α0,α1,α2,...,α
N
为常数，且满足条件：
[0015]0＜α0＜α1＜α2,...,α
N
‑1＜α
N
[0016]步骤3，依据具体的天气预警等级，采取对应的响应措施：
[0017](1)发布1级天气预警时，启动1级响应；具体的响应措施为：火力发电企业无需强制响应(β1＝0)；
[0018](2)发布2级天气预警时，启动2级响应；具体的响应措施为：火力发电企业排放总量削减β2以上；
[0019]……
[0020](N)发布N级天气预警时，启动N级响应；具体的响应措施为：火力发电等行业排放总量削减β
N
以上；
[0021]其中，β1,β2,...,β
N
为常数，且满足条件：
[0022]β1＜β2,...,β
N
‑1＜β
N
＜1
[0023]火电机组的污染物排放量和其发电功率呈近似线性关系，则对应的各等级的响应措施，可以认为是发电功率的削减；
[0024]步骤4，对各火电机组依据装机容量从大到小进行排序；有N
G
台火电机组；
[0025]所有火电机组可能的最大出力为
[0026][0027]其中，N
G
火电机组台数，P
g,max
为第g台火电机组的出力上限；
[0028]将火电机组分为两大类，即需要响应环保限产指令的机组和无需响应环保限产指令的机组，分别为N1和N2台，N1、N2满足以下关系：
[0029]N1+N2＝N
G
[0030]无需响应环保限产指令的机组的最大可能出力为
[0031][0032]考虑超低排放发电企业后，首先对N2台火电机组按照装机容量从大到小进行排序，即1,2,...,N2；然后，确定环保限产系数η；因为超低排放机组无需响应环保限产指令，所以在实际分析中其污染物排放量将被忽略；引入环保限产系数η来减小由于忽略超低排放机组污染排放导致的误差；η的取值范围如下：
[0033]0＜η＜1
[0034]其中，η的具体值可以根据实际生产经验得到；
[0035]步骤5，选择合适的火电机组满足电网的电力需求；
[0036]为了满足电网对于火电出力的需求，火电机组的总出力需要满足如下关系：
[0037][0038]其中，P
need
电网对火电机组出力的最大需求，τ为响应环保限产指令的机组开机的总台数；
[0039]当天气预警等级为n(n＝1,2,...,N)级时，火电厂日前机组组合策略为：
[0040][0041]其中，τ
n
(正整数)为天气预警等级为n级时选择开机的火电机组台数；
[0042]需要注意的是，当天气预警等级为1级时，τ1＝N2；
[0043]对于某一天气预警等级N，依据其对应的响应措施，根据上述不等式约束，可以得到考虑环保限产社会因素后选择开机的火电机组台数N'
G
：
[0044]N'
G
＝N1+τ
n
[0045]为便于分析，在后续模型中，用N'
G
代替最初的火电机组总台数N
G
；
[0046]步骤6，进行日前机组组合；结合步骤5中得到的更新后的火电机组台数，进行日前机组组合；以火电机组发电成本(燃料成本和启停成本)为目标函数：
[0047]min C＝C1+C2[0048]其中C1、C2分别为燃料成本和启停成本；
[0049]燃料成本C1的具体形式如下所示：
[0050][0051]其中，表示第g台火电机组在t本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于环保限产信息的日前机组组合模型的火电机组数量更新方法，其特征在于，包括步骤1，采集城市空气质量指数(AQI)的预测值；AQI指标是环境空气质量指数的缩写，是2012年3月国家发布的新空气质量评价标准，污染物监测为6项：二氧化硫、二氧化氮、PM10、PM2.5、一氧化碳和臭氧；AQI数据每小时更新一次，AQI在发布时取24小时平均值；步骤2，依据具体的AQI指标预测值，确定城市的天气预警等级；根据AQI指标预测值的不同，共有N级天气预警；具体如下：(1)α0＜AQI≤α1时，对应1级天气预警；(2)α1＜AQI≤α2时，对应2级天气预警；
……
(N)α
N
‑1＜AQI≤α
N
时，对应N级天气预警；其中，α0,α1,α2,...,α
N
为常数，且满足条件：0＜α0＜α1＜α2,...,α
N
‑1＜α
N
步骤3，依据具体的天气预警等级，采取对应的响应措施：(1)发布1级天气预警时，启动1级响应；具体的响应措施为：火力发电企业无需强制响应(β1＝0)；(2)发布2级天气预警时，启动2级响应；具体的响应措施为：火力发电企业排放总量削减β2以上；
……
(N)发布N级天气预警时，启动N级响应；具体的响应措施为：火力发电等行业排放总量削减β
N
以上；其中，β1,β2,...,β
N
为常数，且满足条件：β1＜β2,...,β
N
‑1＜β
N
＜1火电机组的污染物排放量和其发电功率呈近似线性关系，则对应的各等级的响应措施，可以认为是发电功率的削减；步骤4，对各火电机组依据装机容量从大到小进行排序；有N
G
台火电机组；所有火电机组可能的最大出力为其中，N
G
火电机组台数，P
g,max
为第g台火电机组的出力上限；将火电机组分为两大类，即需要响应环保限产指令的机组和无需响应环保限产指令的机组，分别为N1和N2台，N1、N2满足以下关系：N1+N2＝N
G
无需响应环保限产指令的机组的最大可能出力为考虑超低排放发电企业后，首先对N2台火电机组按照装机容量从大到小进行排序，即1,2,...,N2；然后，确定环保限产系数η；因为超低排放机组无需响应环保限产指令，所以在实
际分析中其污染物排放量将被忽略；引入环保限产系数η来减小由于忽略超低排放机组污染排放导致的误差；η的取值范围如下：0＜η＜1其中，η的具体值可以根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙荣富，徐箭，樊小伟，廖思阳，徐海翔，韩刚，丁然，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司电力科学研究院武汉大学，
类型：发明
国别省市：