一種基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度方法，該方法包括：建立基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型，其控制變量包括火電機組的出力功率、燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力功率和儲能設備的出力功率；采用預定算法對基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型進行求解，得到火電機組的出力功率、燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力功率和儲能設備的出力功率的最優(yōu)解，并將該最優(yōu)解作為低碳調(diào)度方案。本發(fā)明還公開了相應的基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度裝置。
【專利說明】
-種基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設及電力系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)，特別設及一種基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度方法 和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，我國處于經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)時期，供給側(cè)產(chǎn)能過剩成為制約我國經(jīng)濟進一步 發(fā)展的重要因素。鋼鐵、侶冶煉等高耗能產(chǎn)業(yè)一方面制造大量的污染氣體排放，另一方面產(chǎn) 能嚴重過剩，在耗費大量能源的同時并不利于經(jīng)濟突破新常態(tài)的發(fā)展，運樣的經(jīng)濟發(fā)展方 式的能源環(huán)境效率并不高。智能園區(qū)作為未來能源利用的一種形態(tài)，其內(nèi)部經(jīng)濟發(fā)展與能 源利用的經(jīng)濟環(huán)保水平之間的關(guān)系對于促進整個大區(qū)內(nèi)的節(jié)能環(huán)保至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為此，本發(fā)明提供一種新的基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度方法和裝置，W力圖解 決或者至少緩解上面存在的問題。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度方法，該方法包 括:建立基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型，其控制變量包括火電機組的出力功率、燃料電 池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力功率和儲能設備的出力功 率，其目標函數(shù)包括:Fi=min[CTH+CFc+Cpv+CwT+CEs]，其中Fi表不調(diào)度區(qū)域內(nèi)機組組合的運行 總成本目標值，Cth表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)火電機組的成本函數(shù)，包含火電的運行成本和啟停成本， Cfc表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組的成本函數(shù)，包含燃料電池機組的運行成本和啟停成本， Cpv表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)光伏發(fā)電機組的成本函數(shù)，包含光伏發(fā)電的運行成和啟停成本，CwT表示 調(diào)度區(qū)域內(nèi)風電機組的成本函數(shù)，包含風電的運行成本和啟停成本，Ces表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲 能設備的成本函數(shù)，F(xiàn)2=min[ETH+EFc+EEs]，其中F2表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)機組組合的運行總排放目 標值，Ετη表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)火電機組的排放函數(shù)，虹康示調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組的排放函 數(shù)，Ees表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備的排放函數(shù);采用預定算法對基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào) 度模型進行求解，得到火電機組的出力功率、燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出 力功率、風電機組的出力功率和儲能設備的出力功率的最優(yōu)解，并將該最優(yōu)解作為低碳調(diào) 度方案。
[0005] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度方法中，低碳調(diào)度模型的 約束條件包括如下的一個或多個:區(qū)域容量約束、輸電阻塞約束、區(qū)域電力負荷平衡約束和 區(qū)域的能源環(huán)境效率約束。
[0006] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度方法中，采用預定算法對 基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型進行求解的步驟包括:通過基于蜜蜂交配和混濁捜索的 綜合優(yōu)化算法求解基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型，得到多組機組運行總成本與機組氣 體的排放總量的解，通過基于ε約束的多目標優(yōu)化函數(shù)自適應模糊處理算法計算多組解的 線性隸屬度，選取線性隸屬度最高的解對應的火電機組的出力功率、燃料電池機組的出力 功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力功率和儲能設備的出力功率作最優(yōu)低碳 調(diào)度方案。
[0007] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度方法中，調(diào)度區(qū)域內(nèi)火電 機組的排放函數(shù)Ετη為:Ετη = Σ忙T Σ把ET Σ gKHP (g，t)地j (g，t)，其中，T表示進行調(diào)度的時間 范圍，ET表示機組排放氣體的類型，指二氧化碳，二氧化硫和氮氧化物Ξ類，ΤΗ表示調(diào)度區(qū) 域內(nèi)常規(guī)火電機組集合，P(g，t)表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)常規(guī)火電機組f在時刻t的出力功率，Ej(g， t)表示常規(guī)火電機組g在時刻t的單位排放。
[0008] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度方法中，調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料 電池機組的排放函數(shù)Efc為:Efc = Σ teT Σ jeET Σ f eFcP (f，t)地j(f，t)，其中，F(xiàn)C表示調(diào)度區(qū)域 內(nèi)燃料電池機組集合，P (f，t)表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組f在時刻t的出力功率，Ej (f，t) 表示燃料電池機組g在時刻t的單位排放。
[0009] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度方法中，調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能 設備的排放函數(shù)Ees為：Ees = Σ化T Σ把ET Σ把EsP (e，t)地j (e，t)，其中，ES表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲 能設備集合，P(e，t)表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備e在時刻t的出力功率，&(e，t)表示儲能設備 e在時刻t的單位排放。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度裝置，該裝置包 括:低碳調(diào)度模型建立單元，適于建立基于能源效率的低碳調(diào)度模型，其控制變量包括火電 機組的出力功率、燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力功 率和儲能設備的出力功率，其目標函數(shù)包括:Fi=min [Cth+Cfc+Cpv+Cwt+Ces]，其中Fi表示調(diào)度 區(qū)域內(nèi)機組組合的運行總成本目標值，Cth表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)火電機組的成本函數(shù)，包含火電 的運行成本和啟停成本，Cfc表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組的成本函數(shù)，包含燃料電池機組 的運行成本和啟停成本，Cpv表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)光伏發(fā)電機組的成本函數(shù)，包含光伏發(fā)電的運 行成和啟停成本，CwT表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)風電機組的成本函數(shù)，包含風電的運行成本和啟停成 本前康示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備的成本函數(shù)，尸2=111；[]1化郵。。+6￡5]，其中尸2表示調(diào)度區(qū)域內(nèi) 機組組合的運行總排放目標值，Ετη表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)火電機組的排放函數(shù)，Efc表示調(diào)度區(qū)域 內(nèi)燃料電池機組的排放函數(shù)，Ees表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備的排放函數(shù);模型求解單元，適于 采用預定算法對基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型進行求解，得到火電機組的出力功率、 燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力功率和儲能設備的 出力功率的最優(yōu)解，并將該最優(yōu)解作為低碳調(diào)度方案。
[0011] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度裝置中，低碳調(diào)度模型的 約束條件包括如下的一個或多個:區(qū)域容量約束、輸電阻塞約束、區(qū)域電力負荷平衡約束和 區(qū)域的能源環(huán)境效率約束。
[0012] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度裝置中，模型求解單元還 適于:通過基于蜜蜂交配和混濁捜索的綜合優(yōu)化算法求解基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模 型，得到多組機組運行總成本與機組氣體排放總量的解，通過基于ε約束的多目標優(yōu)化函數(shù) 自適應模糊處理算法計算多組解的線性隸屬度，選取線性隸屬度最高的解對應的火電機組 的出力功率、燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力功率和 儲能設備的出力功率作最優(yōu)低碳調(diào)度方案。
[0013] 可選地，在根據(jù)本發(fā)明的基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度裝置中，調(diào)度區(qū)域內(nèi)火電 機組的排放函數(shù)Ετη、調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組的排放函數(shù)Efc和調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備的排 放函數(shù)Ees分別為：Eth= EteTE jeETEgeTnP(g，t)相j(g，t)，Efc= EteTEjeetE化FcP(f，t)巧j (f，t)，Ees= EteTE jeETEeeEsP(e，t)*Ej(e，t)，其中，T表示進行調(diào)度的時間范圍，ET表示機 組排放氣體的類型，指二氧化碳，二氧化硫和氮氧化物Ξ類，ΤΗ表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)常規(guī)火電機 組集合，F(xiàn)C表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組集合，ES表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備集合，P(g，t)表 示調(diào)度區(qū)域內(nèi)常規(guī)火電機組f在時刻t的出力功率，P(f，t)表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組f 在時刻t的出力功率，P(e，t)表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備e在時刻t的出力功率，Ej(g，t)表示 常規(guī)火電機組g在時刻t的單位排放，表示燃料電池機組g在時刻t的單位排放，Ej(e， t)表示儲能設備e在時刻t的單位排放。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，建立基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型能夠提高各個機 組出力的經(jīng)濟性和環(huán)保效益。
【附圖說明】
[0015] 為了實現(xiàn)上述W及相關(guān)目的，本文結(jié)合下面的描述和附圖來描述某些說明性方 面，運些方面指示了可W實踐本文所公開的原理的各種方式，并且所有方面及其等效方面 旨在落入所要求保護的主題的范圍內(nèi)。通過結(jié)合附圖閱讀下面的詳細描述，本公開的上述 W及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯。遍及本公開，相同的附圖標記通常指代相同的 部件或元素。
[0016] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度方法的 流程圖；
[0017] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例型實施例的基于蜜蜂交配和混濁捜索的綜合優(yōu)化 算法的流程圖；
[0018] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例型實施例的基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度裝置的 結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例型實施例的區(qū)域內(nèi)機組運行總成本與氣體排放總 量關(guān)系的示意圖；W及
[0020] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例型實施例的多組解對應的線性隸屬度的示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開 的示例性實施例，然而應當理解，可各種形式實現(xiàn)本公開而不應被運里闡述的實施例 所限制。相反，提供運些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍 完整的傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0022] 智能園區(qū)（同調(diào)度區(qū)域）內(nèi)多源協(xié)調(diào)低碳調(diào)度旨在實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)部多種類型能源的 協(xié)調(diào)互補，提高能源環(huán)境效率并最大限度降低區(qū)域內(nèi)的節(jié)能減排壓力。能源環(huán)境效率的概 念是在經(jīng)濟調(diào)度和節(jié)能調(diào)度的框架下引入的。能源環(huán)境效率是對經(jīng)濟發(fā)展與能源利用兩者 之間關(guān)系的一個評價方法，主要包括熱力學指標、經(jīng)濟熱量指標、排放指標等物理熱量指標 W及能源強度、能源系數(shù)、能源彈性等經(jīng)濟學指標，用來衡量經(jīng)濟發(fā)展的能耗和經(jīng)濟水平， 例如，如果區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展支柱主要是高耗能、高排放的產(chǎn)業(yè)，則其能源環(huán)境效率水平較 低。
[0023] 相比于物理熱量指標，經(jīng)濟性指標在能源環(huán)境效率中的作用更重要，其更能夠反 映出能源利用與經(jīng)濟水平之間的關(guān)系。區(qū)域內(nèi)的能源環(huán)境效率主要取決于W下幾個方面： 1)區(qū)域內(nèi)的裝機構(gòu)成，如果區(qū)域內(nèi)的可再生能源裝機容量占比較大、火電占比較小，則其環(huán) 保水平相應較高，區(qū)域內(nèi)能源強度和能源彈性較低;2)區(qū)域內(nèi)工業(yè)的能耗構(gòu)成，如果區(qū)域內(nèi) 高耗能工業(yè)(耗煤、耗油工業(yè)等）較多，則其能耗水平較高，區(qū)域內(nèi)能源強度和能源彈性較 高;3)區(qū)域內(nèi)的可再生能源利用水平，如果區(qū)域內(nèi)棄風、棄光、棄水問題較嚴重，則區(qū)域內(nèi)的 能源環(huán)境效率水平便處于較差水平。
[0024] 能源環(huán)境效率的引入與電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度和節(jié)能調(diào)度密切相關(guān)，旨在提高風能等 可再生能源的利用水平，促進區(qū)域內(nèi)火電、水電、風電、太陽能光伏等各類能源的協(xié)調(diào)出力 利用。能源環(huán)境效率的基本要素主要包含各類電源機組的出力預測和各類發(fā)電機組的經(jīng)濟 調(diào)度和低碳調(diào)度組合等方面。
[0025] 本發(fā)明旨在研究智能園區(qū)框架下基于能源環(huán)境效率的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度模型，提 出區(qū)域框架下的低碳、經(jīng)濟調(diào)度方法。
[0026] 建立智能園區(qū)框架下基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型。提出W同時最小化總運 營成本和減少因發(fā)電機組排放的智能園區(qū)電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度目標基本框架。其次，運用混合整 數(shù)線性規(guī)劃和多目標優(yōu)化的思想構(gòu)建目標函數(shù)，并考慮區(qū)域容量約束、輸電阻塞約束、區(qū)域 電力負荷平衡約束等約束條件。最后，采用模糊決策變量的處理方法，構(gòu)建智能園區(qū)框架下 基于能源環(huán)境效率的電力系統(tǒng)低碳調(diào)度模型。
[0027] 采用基于蜜蜂交配和混濁捜索的綜合優(yōu)化算法，并加入基于ε約束的多目標優(yōu)化 函數(shù)自適應模糊處理算法對基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型求解。具體過程如下。
[0028] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的基于環(huán)境效率的低碳調(diào)度方法100的 示意圖。參照圖1，該調(diào)度方法始于步驟S102,在步驟S102中，建立基于能源環(huán)境效率的低碳 調(diào)度模型。低碳調(diào)度模型的建立過程具體如下：
[0029] 首先，確定基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型的控制變量，包括火電機組的出力 功率、燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力功率和儲能設 備的出力功率。
[0030] 然后，W各機組同時總運營成本最小和排放強度最低作為目標，構(gòu)建基于能源環(huán) 境效率的低碳調(diào)度模型的目標函數(shù)(Multi-objective F^mctions)，表達式如下：
[0031]
(1)
[0032] 其中，F(xiàn)i表示智能園區(qū)內(nèi)機組組合的運行總成本目標值，cost表示智能園區(qū)內(nèi)機 組組合的運行總成本函數(shù)，用W表征機組運行經(jīng)濟性，反映區(qū)域內(nèi)能源強度;F2表示智能園 區(qū)內(nèi)機組組合的運行總排放目標值，emission表示智能園區(qū)內(nèi)機組組合的運行總排放函 數(shù)，用W表征機組運行的排放強度，反映區(qū)域內(nèi)環(huán)保水平。Fi與F2的計算公式分別如式(2)和 式(3)所示：
[003；3] Fi=min[CTH+CFc+Cpv+CwT+CES] (2)
[0034]其中，Cth表示火電機組的成本函數(shù)，包含火電的運行成本和啟停成本;Cfc表示燃 料電池機組的成本函數(shù)，包含燃料電池機組的運行成本和啟停成本;Cpv表示光伏發(fā)電機組 的成本函數(shù)，包含光伏發(fā)電的運行成和啟停成本;CwT表示風電機組的成本函數(shù)，包含風電的 運行成本和啟停成本;Ces表示儲能設備的成本函數(shù)。
[0035] F2=min[ETH+垃片Ees] (3)
[0036] 其中，Ετη表示火電機組的排放函數(shù);Ef康示燃料電池機組的排放函數(shù);Ee讀示儲 能設備的排放函數(shù)。此處所考慮的智能園區(qū)中的機組氣體排放主要是指各類機組運行中所 造成的氣體排放，包含二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等污染氣體的排放，具體計算公式下 面會進行詳細表述。
[0037] 公式(2)表示智能園區(qū)中所有機組運行的成本函數(shù)，包含常規(guī)火電機組、燃料電池 機組、光伏發(fā)電機組、風力發(fā)電機組W及儲能設備。其中，火電機組和燃料機組考慮其運行 成本和啟停成本，光伏、風電及儲能機組的啟停成本忽略不計，則有：
[00；3 引
[0039] 其中，TH為智能園區(qū)內(nèi)常規(guī)火電機組集合，T為進行調(diào)度的時間范圍（例如為24小 時），P(g，t)表示智能園區(qū)內(nèi)常規(guī)火電機組g在t時刻（例如，t = 1，表示0小時到1小時時間 段，t = 5,表示4小時到5小時時間段，W下所有的t的解釋與此相同，不一一進行解釋）的出 力功率;C (g，t)表示機組g在t時刻的單位運行成本;SUCg表示機組g的啟動成本;SDCg表示機 組g的關(guān)停成本。此處，引入二進制變量δ表示機組的運行狀態(tài)，S(g，t) = l表示機組g在t時 刻處于運行狀態(tài)，S(g，t)=0則表示機組g在t時刻處于關(guān)停狀態(tài)，S(g，t-1)對應表示機組g 在t-1時刻機組所處的狀態(tài)。
[0040]
[0041 ]其中，F(xiàn)C為智能園區(qū)內(nèi)燃料電池機組集合，T為進行調(diào)度的時間范圍，P (f，t)表示 智能園區(qū)內(nèi)燃料電池機組f在時刻t的出力功率;C(f，t)表示機組f在t時刻的單位運行成 本;SUCf表示機組f的啟動成本;SDCf表示機組f的關(guān)停成本。此處，δ (f，t) = 1表示機組f在t 時刻處于運行狀態(tài)，δ (f，t) = 0則表示機組f在t時刻處于關(guān)停狀態(tài)，δ (f，t-1)對應表示機組 f在t-1時刻機組所處的狀態(tài)。
[0042]
[0043] 其中，PV為智能園區(qū)內(nèi)光伏發(fā)電機組集合，T為進行調(diào)度的時間范圍，P(s，t)表示 智能園區(qū)內(nèi)光伏發(fā)電機組S在時刻t的出力功率，C(s，t)表示機組S在t時刻的單位運行成 本，光伏發(fā)電機組的啟動、關(guān)停成本忽略不計。
[0044]
[0045] 其中，WT為智能園區(qū)內(nèi)風電機組集合，T為進行調(diào)度的時間范圍，P(w，t)表示智能 園區(qū)內(nèi)風電機組W在時刻t的出力功率，C (W，t)表示機組W在t時刻的單位運行成本，風電機 組的啟動和關(guān)停成本忽略不計。
[0046]
[0047] 其中，ES為智能園區(qū)內(nèi)儲能設備集合，Τ為進行調(diào)度的時間范圍，Pc(e，t)表示智能 園區(qū)內(nèi)儲能設備e在t時刻的充電運行功率，SCCe表示其充電運行成本，PD(e，t)表示智能園 區(qū)內(nèi)儲能設備e在t時刻的放電出力運行功率，SDCe表示其放電出力的運行成本。此處，引入 二進制變量丫用W表征儲能設備的運行狀態(tài)，丫（e，t) = l表示儲能設備e在t時刻處于充電 運行狀態(tài)，S (e，t) = 0則表示儲能設備e在t時刻處于放電出力運行狀態(tài)。
[004引式(3)表示智能園區(qū)中各類機組的排放函數(shù)，主要包括火電機組、燃料電池 W及儲 能設備。
[0049]式(3)中，火電機組的排放函數(shù)如式(9)所示：
[(K)加]
[0051] 其中，ET表示機組排放氣體的類型，指二氧化碳，二氧化硫和氮氧化物Ξ類，& ( g， t)表示常規(guī)火電機組g在t時刻的單位排放。
[0052] 式(3)中，燃料電池的排放函數(shù)如式(10)所示：
[0化3]
[0054] 其中，&(f，t)表示燃料電池機組g在t時刻的單位排放。
[0055] 式(3)中，儲能設備的排放函數(shù)如式(11)所示：
[0化6]
[0057]其中兩(e，t)表示儲能設備e在t時刻的單位排放。
[005引最后，從智能園區(qū)內(nèi)整個電力系統(tǒng)的運營安全、穩(wěn)定要求出發(fā)，設定基于能源環(huán)境 效率的低碳調(diào)度模型的約束條件，具體可W包括：
[0059] (a)區(qū)域容量約束:在低碳調(diào)度模型中，智能園區(qū)內(nèi)各類機組的出力范圍應限定在 其額定最大出力范圍內(nèi)，即：
[0060] Pmin(g，t)《P(g，t)《Pmax(g，t) (12)
[0061] Pmin(f，t)《P(f，t)《Pmax(f，t) (13)
[0062] Pmin(S，t)《P(S，t)《Pmax(S，t) (14)
[0063] Pmin(W，t)《P(W，t)《Pmax(W，t) (15)
[0064] Pmin(e，t)《P(e，t)《Pmax(e，t) (16)
[0065] 其中，Pmin(g，t)和Pmax(g，t)為智能園區(qū)內(nèi)常規(guī)火電機組的額定最小和最大出力， Pmin(f，t)和Pmax(f，t)為智能園區(qū)內(nèi)燃料電池機組的額定最小、最大出力，Pmin(S，t)和Pmax (S，t)為智能園區(qū)內(nèi)光伏發(fā)電機組的額定最小、最大出力，Pmin(W，t)和Pmax(W，t)為智能園區(qū) 內(nèi)風力發(fā)電機組的額定最小、最大出力，Pmin(e，t)和Pmax(e，t)為智能園區(qū)內(nèi)儲能設備的額 定最小、最大出力。
[0066] (b)輸電阻塞約束：智能園區(qū)內(nèi)各類機組的總出力水平不能超過區(qū)域內(nèi)輸電線路 的最大承載能力，即：
[0067]
[0068] 其中，Cjgil表示智能園區(qū)內(nèi)輸電線路的最大承載能力，由線路中的變電站容量等 級確定。此處，引入二進制變量μ，表示該線路中包含的機組類型，μ=1表示該機組接入該輸 電線路，μ = 〇則表示該機組并未接入該輸電線路。
[0069] (C)區(qū)域電力負荷平衡約束：智能園區(qū)內(nèi)各類機組的總出力水平應與需求側(cè)的負 荷需求保持平衡，W維持系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，即：
[0070]
[0071] 其中，load(t)表示智能園區(qū)內(nèi)需求側(cè)的總負荷水平。
[0072] (d)區(qū)域能源環(huán)境效率約束：W單位GDP能耗和氣體排放量兩個指標W形成智能園 區(qū)內(nèi)各類能源利用的能源環(huán)境效率約束。
[0073] 單位GDP能耗約束如下：
[0074] ECp=Mtce/GDP《ECpmax (19)
[00對其中，ECp表示智能園區(qū)內(nèi)的單位GDP能耗，Mtce表示智能園區(qū)內(nèi)所耗一次能源總量 折標煤的質(zhì)量，GDP表示智能園區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)總值，ECpmax表示智能園區(qū)內(nèi)的單位GDP能耗額定 值。
[0076] 需要特別說明的是，模型中考慮的智能園區(qū)內(nèi)的機組類型為常規(guī)火電機組、燃料 電池機組、光伏發(fā)電機組、風電機組W及儲能設備，耗費一次能源的只有常規(guī)火電機組，所 W所研究的智能園區(qū)內(nèi)的一次能源消費總量即為火力發(fā)電機組耗標煤總量，若所應用的智 能園區(qū)中含有燃氣發(fā)電、燃油發(fā)電等機組類型時，式(2)及(3)應增加對應變量表述。
[0077] 智能園區(qū)的環(huán)境約束為氣體排放量約束，即：
[007引 ETH+EFC+EES《Emax (20)
[0079] 為簡化計算，該式對各類機組的氣體排放做了加總的簡化處理。其中，Emax表示智 能園區(qū)中各類機組的氣體總排放量額定值，表示智能園區(qū)中各類機組的氣體排放總量應小 了. Emax 〇
[0080] 在建立完基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型后，調(diào)度方法進入步驟S104,通過預 定算算求解基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型，例如，預定算法可W為基于蜜蜂交配和混 濁捜索的綜合優(yōu)化算法等，得到多組機組運行總成本與機組氣體排放總量的解。本發(fā)明所 要解決的基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度屬于多目標組合優(yōu)化問題，求解該類優(yōu)化問題不是 得到單個目標最優(yōu)的最優(yōu)解，而是在兩個乃至多個目標之間尋求一個滿足決策者不同需求 的非劣最優(yōu)解集，使得決策者能夠根據(jù)特定情景下的需求進行權(quán)衡。因此，求解基于能源環(huán) 境效率的低碳調(diào)度模型的算法可W有多種，不限于基于蜜蜂交配和混濁捜索的綜合優(yōu)化算 法。不過應當理解，本發(fā)明實施例對具體的算法不做限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可W根據(jù)需要合 理選擇。
[0081 ] W下W基于蜜蜂交配和混濁捜索的綜合優(yōu)化算法為例進行說明。
[0082]人工蜂群算法是一種模擬自然界蜂群交配、采蜜行為的群優(yōu)化智能算法。通過模 擬蜂群的交配飛行，將其視為一系列狀態(tài)間的改變過程，在此過程中，蜂王W-定的速度在 不同狀態(tài)間轉(zhuǎn)變，并W-定的概率在每一狀態(tài)下與雄蜂進行交配，交配成功則雄峰的精子 儲存在蜂王受精囊中。在交配飛行中，蜂王不斷調(diào)整狀態(tài)的過程中，其速度逐漸衰退。當蜂 王的速度衰減到一定的闊值范圍時，蜂王停止交配飛行。在每一狀態(tài)下，雄峰都W-定的概 率與蜂王進行交配。交配完成后，雄蜂的精子到達蜂王的受精囊中，并在此積聚起來形成蜂 群的基因池。蜂王產(chǎn)下卵后，會隨機地更新積聚在受精囊中的基因，然后再接著產(chǎn)卵?；?此，本發(fā)明提出了基于蜜蜂交配過程的蜜蜂交配優(yōu)化算法，具有初始參數(shù)少、步驟簡單等優(yōu) 點。
[0083] 該尋優(yōu)步驟包括：
[0084] ( 1 )蜂群初始化：確定初代蜂群的個體組合Q = |ω^ι,卻2…4λ/]， An =[站1，幻L…站W(wǎng)]。其中，Q為蜂王（卵子），鳴斯為初代蜂王的第η個基因，Dm為初 代第m雄峰(精子），i4w為初代中雄峰的第η個基因，N為蜜蜂個體中的基因數(shù)量。該蜂群個 體基因組合即為一個初始解形式。
[0085] (2)交配飛行:分別計算蜂王和雄峰的適應度f(Q)、f(D)，從而得到雄峰一次將精 子成功注入蜂王精囊的概率A(f)。在此基礎(chǔ)上選擇比較優(yōu)秀的雄峰個體與蜂王進行交配， 雄峰選擇標準必須滿足如下公式：
[0086]
[0087] Δ (f)= |f(Q)-f(D) (22)
[0088] 其中，Δ (f)是雄峰一次將精子成功注入蜂王受精囊的概率，即蜂王和雄峰適應度 (f(Q)，f(D))的絕對差;r為在(0，l)范圍中選定的一個數(shù)值作為選擇雄峰D的闊值;V(t)為 蜂王的飛行速度，蜂王在交配飛行過程中的飛行速度會逐漸衰減，當蜂王的速度衰減到一 定的闊值范圍內(nèi)時便停止交配飛行。速度衰減滿足如下的衰退方程：
[0089] V(t+l)=aXV(t) (23)
[0090] 其中，ae[0，l]。
[0091] (3)交叉運算:交叉運算是雄峰與蜂王交配之后形成后代的過程，滿足如下公式：
[0092]
[009引其中，為子代蜂群的第m個體，巧^為親代雄峰第m個體，Q哨親代蜂王，Ratio為 待選定的參數(shù)。式(24)中的加減并非數(shù)學中的加減運算，代表基因的交叉。
[0094]在運里為解決蜜蜂交配優(yōu)化的易出現(xiàn)局部最優(yōu)的局限性，對交叉運算進行改進。 隨機選取Ξ個親代雄峰個體，分別為巧? =[始1,誠2…ay、禱=…c4]、 二[4l，aL…4n]，通過下式計算找出兩個改進的雄峰親代個體，進而得到改 進的子代個體：
[0100]
[0101] 其中，丫 1、丫 2、丫 3為[oa]之間的隨機數(shù)。改進后的子代^、義扣及由公式(24) 計算得到的子代組成一個新的子代。
[0102] 混濁捜索算法是一種非導數(shù)優(yōu)化算法，考慮了目標函數(shù)的不連續(xù)性和非線性因 素。另外，由于采用混濁變量進行捜索，捜索過程具有混濁特性，有助于使捜索過程跳出局 部極小點，并且具有計算量小、求解速度塊。本發(fā)明將混濁捜索算法與蜜蜂交配優(yōu)化算法相 結(jié)合，對交配飛行環(huán)節(jié)的捜索性能進行了改進。
[0103] 首先，引入Logistic方程生成混濁捜索變量，公式如下：
[0104] CχW = λCχi(l-Cχi)，CχiE[0，リ，i = 0，l，2…Nc (31)
[010引其中，λ為控制參數(shù)，Logistic方程生成混濁序列CXZ = … 口4 E巧,1]，N為混濁變量個數(shù);N。為混濁捜索迭代次數(shù)。
[0106] 對混濁序列進行迭代變換，其中，初始混濁變量為[0，1]之間且不等于0.25、0.5、 0.75的隨機數(shù)，迭代變換公式如下：
[0109] 將蜜蜂交配優(yōu)化算法的初代蜂碑(Z品二α|]，為初代蜂群中第m個體） 利用混濁捜索的方法進行迭代，即滿二[α?ι，α?2…迭代公式如下：
[0110] 構(gòu)建初始混濁捜索變量
[0115] 其中，α就11、α器X分別為蜂群個體狀態(tài)變量(基因）的最小值和最大值。利用上 述算法對優(yōu)化問題進行反復迭代計算，直到最終得到化reto解。綜合優(yōu)化算法計算流程可 參考圖2。
[0116] 得到多組機組運行總成本與機組氣體排放總量的解后，在步驟S106中，通過預定 算法例如基于ε約束的多目標優(yōu)化函數(shù)自適應模糊處理算法計算所述多組解的線性隸屬 度，選取線性隸屬度最高的解對應的火電機組的出力功率、燃料電池機組的出力功率、光伏 發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力功率和儲能設備的出力功率作最優(yōu)低碳調(diào)度方案。 應當理解，求解線性隸屬度的算法有多種，本發(fā)明實施例對具體的算法不做限制，本領(lǐng)域技 術(shù)人員可W根據(jù)需要合理選擇。
[0117]在通過基于ε約束的多目標優(yōu)化函數(shù)自適應模糊處理算法求解過程中，建立一個 多目標優(yōu)化問題公式，如下式：
[011 引 MinF(x) = (Fi(x)，...Fn(x))T，xeX (38)
[0119] 其中，η表示該多目標優(yōu)化中包含的優(yōu)化函數(shù)總數(shù)，X則表示該多目標優(yōu)化中的η維 決策變量，X表示決策變量的空間集合。
[0120] 引入ε約束為求解多目標優(yōu)化問題的一個常用方法，即在目標函數(shù)所包含的各個 優(yōu)化函數(shù)中選取一個作為主優(yōu)化函數(shù)，其他函數(shù)則被作為約束，如下所示：
[0121] Minfi 托)，宜護2托）< 色2，巧5(巧含 6,3，...，巧t巧）^ 伊。U9)
[0122] 在運用ε約束法求解多目標約束問題時，需要做W下兩種處理：
[0123] (1)多目標優(yōu)化函數(shù)的有效集并不能進行優(yōu)化，因此，本發(fā)明采用分層優(yōu)化的方法 進行處理。
[0124] (2)算法計算產(chǎn)生的結(jié)果可能并不是多目標優(yōu)化問題的最優(yōu)解，因此，可適當縮緊 對非主函數(shù)的優(yōu)化函數(shù)的約束，進行多次求解，對比產(chǎn)生優(yōu)化解集。
[0125] 通過引入ε約束對多目標優(yōu)化函數(shù)進行處理之后，本發(fā)明引入模糊處理的方法對 模型選出的解集進行選擇，W求出模型的最優(yōu)解。此時，對模型中每一個需要求最小解的優(yōu) 化函數(shù)引入線性的隸屬約束，即：
[0126]
[0127]同時，對多目標優(yōu)化函數(shù)中需要進行最大優(yōu)化的函數(shù)進行如下線性隸屬約束處 理：
[012 引
[0129] 其中，和表示優(yōu)化函數(shù)Fi所能夠取得的額定范圍，即所求變量的額定 最大值和額定最小值，巧表示優(yōu)化函數(shù)Fi在第r次優(yōu)化中所算得的優(yōu)化值，義f表示優(yōu)化函 數(shù)Fi在第r次優(yōu)化對應的線性隸屬度的值。其中，線性隸屬度的值義f用W表征優(yōu)化函數(shù)Fi在 第r次優(yōu)化中所算得優(yōu)化值的準確性。對優(yōu)化函數(shù)在所有優(yōu)化函數(shù)第r次計算中所算得優(yōu)化 解集的準確性進行處理，得出多目標優(yōu)化函數(shù)通過計算得出解集的總的線性隸屬度W表征 該解集在第r次計算所得的準確性，即：
[0130]
[0131] 其中，χτ表示所有優(yōu)化函數(shù)在第r次計算的線性隸屬度，χτ的值越大，則此次計算所 得解越接近最優(yōu)解，線性隸屬度最大的計算解選為多目標優(yōu)化的最優(yōu)解。與?表示優(yōu)化函數(shù) Fi在所有優(yōu)化函數(shù)集中的重要程度變量，且有巧? < 1。而與?值的大小是由優(yōu)化函數(shù)Fi所測 算變量對智能園區(qū)電力系統(tǒng)中經(jīng)濟、環(huán)境因素的影響決定的，若該變量對區(qū)域內(nèi)能源環(huán)境 的有利影響越大，取?的值越大，反之，若該變量對區(qū)域內(nèi)能源環(huán)境的不利影響越大，巧?的值 則越小。
[0132] 如3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度裝置的結(jié)構(gòu) 圖。參考圖3，該裝置包括:低碳調(diào)度模型建立單元310和模型求解單元。
[0133] 低碳調(diào)度模型建立單元310適于建立基于能源效率的低碳調(diào)度模型，其控制變量 包括火電機組的出力功率、燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組 的出力功率和儲能設備的出力功率，其目標函數(shù)包括:Fi=mi η [打h+Cfc+Cpv+Cwt+Ces ]，其中Fi 表示智能園區(qū)內(nèi)機組組合的運行總成本目標值，用W表征機組運行經(jīng)濟性，反映區(qū)域內(nèi)能 源強度，Cth表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)火電機組的成本函數(shù)，包含火電的運行成本和啟停成本，Cfc表 示調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組的成本函數(shù)，包含燃料電池機組的運行成本和啟停成本，Cpv表 示調(diào)度區(qū)域內(nèi)光伏發(fā)電機組的成本函數(shù)，包含光伏發(fā)電的運行成和啟停成本，CwT表示調(diào)度 區(qū)域內(nèi)風電機組的成本函數(shù)，包含風電的運行成本和啟停成本，Ces表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設 備的成本函數(shù)，F(xiàn)2 = min [Eth+Efc+Ees]，其中，F(xiàn)2表示智能園區(qū)內(nèi)機組組合的運行總排放目標 值，用W表征機組運行的排放強度，反映區(qū)域內(nèi)環(huán)保水平，Ετη表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)火電機組的排 放函數(shù)，Efc表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組的排放函數(shù)，Ees表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備的排放 函數(shù)。所述模型的約束條件包括如下的一個或多個：區(qū)域容量約束、輸電阻塞約束、區(qū)域電 力負荷平衡約束和區(qū)域的能源環(huán)境效率約束。機組氣體的排放包括二氧化碳、二氧化硫和 氮氧化物。
[0134] 低碳調(diào)度模型建立單元310的執(zhí)行邏輯與步驟S102相同，具體可參見步驟S102的 描述，運里不做寶述。
[0135] 模型求解單元320適于采用預定算法對基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型進行求 解，得到火電機組的出力功率、燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電 機組的出力功率和儲能設備的出力功率的最優(yōu)解，并將該最優(yōu)解作為低碳調(diào)度方案。例如， 通過基于蜜蜂交配和混濁捜索的綜合優(yōu)化算法求解基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型，得 到多組機組運行總成本與機組氣體排放總量的解，通過基于ε約束的多目標優(yōu)化函數(shù)自適 應模糊處理算法計算所述多組解的線性隸屬度，選取線性隸屬度最高的解對應的火電機組 的出力功率、燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力功率和 儲能設備的出力功率作最優(yōu)低碳調(diào)度方案。
[0136] 模型求解單元320執(zhí)行的邏輯與步驟S104、S106相同，具體可參見步驟S104、S106 的描述，運里不做寶述。
[0137] W下給出本發(fā)明的一個實施例。
[0138] 該實施例采用的智能園區(qū)電力系統(tǒng)包括2個常規(guī)火電機組、1個燃料電池機組、2個 光伏發(fā)電機組、1個風力發(fā)電機組及1組儲能設備。系統(tǒng)內(nèi)所有機組都是在一個統(tǒng)一的功率 因數(shù)下運行，且不考慮各個機組吸收或產(chǎn)生的無功功率。系統(tǒng)內(nèi)所有機組都連接到同一個 公用電網(wǎng)，電網(wǎng)內(nèi)的實時調(diào)度由智能園區(qū)內(nèi)部的調(diào)度中屯、統(tǒng)一負責。通過模型測算，得出系 統(tǒng)在最少能源消費和最少排放下的調(diào)度策略，該調(diào)度策略為智能園區(qū)電力系統(tǒng)W每小時為 基準的24小時調(diào)度方案。此外，系統(tǒng)排放包含二氧化碳、二氧化硫及氮氧化物Ξ類。
[0139] 實施例所需要的智能園區(qū)電力系統(tǒng)基本參數(shù)如表1所示，包括各個機組的額定出 力約束、各類機組的運行成本水平、啟停成本水平、二氧化碳等氣體的排放參數(shù)等。此外，系 統(tǒng)中儲能設備的容量為IMWh，且為簡化計算，其充放電功率均假設為1。
[0140] 表1智能園區(qū)基本參數(shù)
[0141]
[0142] 系統(tǒng)中風電、光伏發(fā)電某一天的出力預測值，負荷預測值及對應的階梯電價如表2 所示，其中系統(tǒng)所處區(qū)域的電價采用階梯電價的形式，當區(qū)域內(nèi)各機組出力不能滿足區(qū)域 內(nèi)負荷水平時，可向區(qū)域外公用電網(wǎng)購電W滿足需求，當區(qū)域內(nèi)各機組出力水平高于區(qū)域 內(nèi)負荷水平時，可向區(qū)域外公用電網(wǎng)售電。
[0143] 表2智能園區(qū)風電、光伏發(fā)電、負荷水平及電價
[0144]
[0145]
[0146] 設定系統(tǒng)單位GDP能耗約束為6.392噸標準煤/萬歐元，也就是說，園區(qū)內(nèi)每產(chǎn)生一 萬歐元的國民生產(chǎn)總值，其內(nèi)部常規(guī)火電機組所消耗的標準煤總量不應超過6.392噸。數(shù)據(jù) 顯示，該園區(qū)年GDP總量約為1496萬歐元，折合為每天為4.1萬歐元左右，即園區(qū)內(nèi)日耗標煤 總量應不超過26.2噸，日氣體排放總量不應超過70噸。需要注意的是，園區(qū)內(nèi)除了常規(guī)火電 機組，其工業(yè)、商業(yè)也消耗一定的燃煤，此處按比例0.41計算，即園區(qū)內(nèi)火電日耗標煤總量 約為10.8噸，日氣體排放總量約束約為24.8噸。
[0147] 采用基于蜜蜂交配和混濁捜索的綜合優(yōu)化算法對模型進行求解，經(jīng)測算共得出20 組對應解，園區(qū)內(nèi)機組運行總成本與氣體排放總量之間的關(guān)系如圖4所示。可W看出，系統(tǒng) 運行成本和總排放之間呈一定的反比關(guān)系，隨著系統(tǒng)運行總排放的減少，其所需的運行成 本則越高。其中，園區(qū)電力系統(tǒng)總排放量最大為28.3噸，此時系統(tǒng)總運行成本約為7250歐 元，園區(qū)電力系統(tǒng)總排放量最低為4.1噸，此時系統(tǒng)總運行成本約為7.5萬歐元，遠遠超過了 該區(qū)域內(nèi)的國民生產(chǎn)總值。
[0148] 為求出系統(tǒng)在能源環(huán)境約束下的最優(yōu)調(diào)度方案，需要通過基于ε約束的多目標優(yōu) 化函數(shù)自適應模糊處理，計算出每個解的線性隸屬度，并對其進行排序篩選。此處，首先根 據(jù)區(qū)域運行要求對運行成本優(yōu)化函數(shù)和總氣體排放優(yōu)化函數(shù)的重要程度變量0。進行賦值， 此處，認定系統(tǒng)的運行成本優(yōu)化函數(shù)與總氣體排放優(yōu)化函數(shù)具備等同的重要性，其重要程 度變量巧的值均取1。據(jù)此，得出20個優(yōu)化解對應的線性隸屬度，如圖5所示。
[0149] 參考圖5,在優(yōu)化算出的20個方案中，線性隸屬度最高的為方案4,其線性隸屬度為 0.9383，最低的為方案20，其線性隸屬度為0.0002。因此，方案4為系統(tǒng)內(nèi)的區(qū)域最優(yōu)調(diào)度方 案，此時系統(tǒng)的總排放為18.8噸，總運行成本為1.1萬歐元，各類機組的出力功率如表3所 /J、- 〇
[0150] 表3基于能源環(huán)境效率的區(qū)域最優(yōu)調(diào)度策略
[0151]
[01521
[0153]對比風電和光伏發(fā)電出力預測值，可W看出，在考慮能源環(huán)境效率的區(qū)域調(diào)度策 略下，園區(qū)電力系統(tǒng)內(nèi)風電、光伏發(fā)電得到了有效利用，利用率均在80% W上。同時，當天向 區(qū)域外購置電量共471MWh，對應各時段區(qū)域間交易階梯電價算得當天園區(qū)電力系統(tǒng)的電力 購置成本為6011.8歐元。同時，園區(qū)電力系統(tǒng)向區(qū)域外所售電量共185.45MWh，對應各時段 區(qū)域間交易階梯電價算得當天園區(qū)電力系統(tǒng)的售電收入為6670.0歐元，即全天智能園區(qū)電 力系統(tǒng)購售電順差為658.2歐元。且，此時園區(qū)電力系統(tǒng)當天的總排放為18.8噸，總運行成 本為1.1萬歐元。
[0154] 根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，建立基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型提高了智能園區(qū) 內(nèi)各類機組調(diào)度出力的經(jīng)濟性和環(huán)保效益。
[0155] 在此處所提供的說明書中，說明了大量具體細節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實施 例可W在沒有運些具體細節(jié)的情況下被實踐。在一些實例中，并未詳細示出公知的方法、結(jié) 構(gòu)和技術(shù)，W便不模糊對本說明書的理解。
[0156] 盡管根據(jù)有限數(shù)量的實施例描述了本發(fā)明，但是受益于上面的描述，本技術(shù)領(lǐng)域 內(nèi)的技術(shù)人員明白，在由此描述的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可W設想其它實施例。此外，應當注意， 本說明書中使用的語言主要是為了可讀性和教導的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限 定本發(fā)明的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權(quán)利要求書的范圍和精神的情況下，對于本 技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。對于本發(fā)明的范圍，對本 發(fā)明所做的公開是說明性的，而非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定。
【主權(quán)項】
1. 一種基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度方法，所述方法包括： 建立基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型，其控制變量包括火電機組的出力功率、燃料 電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力功率和儲能設備的出力 功率，其目標函數(shù)包括： Fi=min[CTH+CFc+Cpv+CwT+CEs]，其中Fi表不調(diào)度區(qū)域內(nèi)機組組合的運行總成本目標值， CTH表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)火電機組的成本函數(shù)，包含火電的運行成本和啟停成本，CFC表示調(diào)度區(qū) 域內(nèi)燃料電池機組的成本函數(shù)，包含燃料電池機組的運行成本和啟停成本，Cpv表示調(diào)度區(qū) 域內(nèi)光伏發(fā)電機組的成本函數(shù)，包含光伏發(fā)電的運行成和啟停成本，C WT表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)風 電機組的成本函數(shù)，包含風電的運行成本和啟停成本，CES表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備的成本 函數(shù)， F2=mi η [ Eth+Efc+Ees ]，其中F2表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)機組組合的運行總排放目標值，Ετη表示調(diào) 度區(qū)域內(nèi)火電機組的排放函數(shù)，Efc表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組的排放函數(shù)，Ees表示調(diào)度 區(qū)域內(nèi)儲能設備的排放函數(shù)； 采用預定算法對基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型進行求解，得到火電機組的出力功 率、燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力功率和儲能設備 的出力功率的最優(yōu)解，并將該最優(yōu)解作為低碳調(diào)度方案。2. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)度方法，其中所述低碳調(diào)度模型的約束條件包括如下的一個 或多個：區(qū)域容量約束、輸電阻塞約束、區(qū)域電力負荷平衡約束和區(qū)域的能源環(huán)境效率約 束。3. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)度方法，其中所述采用預定算法對基于能源環(huán)境效率的低碳 調(diào)度模型進行求解的步驟包括： 通過基于蜜蜂交配和混沌搜索的綜合優(yōu)化算法求解基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模 型，得到多組機組運行總成本與機組氣體的排放總量的解，通過基于ε約束的多目標優(yōu)化函 數(shù)自適應模糊處理算法計算所述多組解的線性隸屬度，選取線性隸屬度最高的解對應的火 電機組的出力功率、燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力 功率和儲能設備的出力功率作最優(yōu)低碳調(diào)度方案。4. 如權(quán)利要求1所述的調(diào)度方法，其中所述調(diào)度區(qū)域內(nèi)火電機組的排放函數(shù)Ετη為：其中，ΤΗ表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)常規(guī)火電機組集合，Τ表示進行調(diào)度的時間范圍，ΕΤ表示機組 排放氣體的類型，指二氧化碳，二氧化硫和氮氧化物三類，P(g，t)表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)常規(guī)火電 機組f在時刻t的出力功率，Ej (g，t)表示常規(guī)火電機組g在時刻t的單位排放。5. 如權(quán)利要求1或4所述的調(diào)度方法，其中所述調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組的排放函數(shù)Efc 為：其中，F(xiàn)C表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組集合，P(f，t)表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組f在 時刻t的出力功率，Ej (f，t)表示燃料電池機組f在時刻t的單位排放。6. 如權(quán)利要求1或4所述的調(diào)度方法，其中所述調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備的排放函數(shù)Ees為：其中，ES表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備集合，P(e，t)表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備e在時刻t的 出力功率，Ej(e，t)表示儲能設備e在時刻t的單位排放。7. -種基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度裝置，該裝置包括： 低碳調(diào)度模型建立單元，適于建立基于能源效率的低碳調(diào)度模型，其控制變量包括火 電機組的出力功率、燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力 功率和儲能設備的出力功率，其目標函數(shù)包括： Fi=min[CTH+CFc+Cpv+CwT+CEs]，其中Fi表不調(diào)度區(qū)域內(nèi)機組組合的運行總成本目標值， CTH表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)火電機組的成本函數(shù)，包含火電的運行成本和啟停成本，CFC表示調(diào)度區(qū) 域內(nèi)燃料電池機組的成本函數(shù)，包含燃料電池機組的運行成本和啟停成本，Cpv表示調(diào)度區(qū) 域內(nèi)光伏發(fā)電機組的成本函數(shù)，包含光伏發(fā)電的運行成和啟停成本，C WT表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)風 電機組的成本函數(shù)，包含風電的運行成本和啟停成本，CES表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備的成本 函數(shù)， F2=mi η [ Eth+Efc+Ees ]，其中F2表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)機組組合的運行總排放目標值，Ετη表示調(diào) 度區(qū)域內(nèi)火電機組的排放函數(shù)，Efc表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組的排放函數(shù)，Ees表示調(diào)度 區(qū)域內(nèi)儲能設備的排放函數(shù)； 模型求解單元，適于采用預定算法對基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模型進行求解，得 到火電機組的出力功率、燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的 出力功率和儲能設備的出力功率的最優(yōu)解，并將該最優(yōu)解作為低碳調(diào)度方案。8. 如權(quán)利要求7所述的調(diào)度裝置，其中所述低碳調(diào)度模型的約束條件包括如下的一個 或多個：區(qū)域容量約束、輸電阻塞約束、區(qū)域電力負荷平衡約束和區(qū)域的能源環(huán)境效率約 束。9. 如權(quán)利要求7所述的調(diào)度裝置，其中所述模型求解單元還適于： 通過基于蜜蜂交配和混沌搜索的綜合優(yōu)化算法求解基于能源環(huán)境效率的低碳調(diào)度模 型，得到多組機組運行總成本與機組氣體排放總量的解，通過基于ε約束的多目標優(yōu)化函數(shù) 自適應模糊處理算法計算所述多組解的線性隸屬度，選取線性隸屬度最高的解對應的火電 機組的出力功率、燃料電池機組的出力功率、光伏發(fā)電機組的出力功率、風電機組的出力功 率和儲能設備的出力功率作最優(yōu)低碳調(diào)度方案。10. 如權(quán)利要求7所述的調(diào)度裝置，其中所述調(diào)度區(qū)域內(nèi)火電機組的排放函數(shù)Ετη、調(diào)度 區(qū)域內(nèi)燃料電池機組的排放函數(shù)Efc和調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備的排放函數(shù)Ees分別為：其中，T表不進行講」反〇、川、」VI平trj天生，J日一芊νκ!碳，二氧化硫 和氮氧化物三類，ΤΗ表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)常規(guī)火電機組集合，F(xiàn)C表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組 集合，ES表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)儲能設備集合，P(g，t)表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)常規(guī)火電機組f在時刻t的 出力功率，P(f，t)表示調(diào)度區(qū)域內(nèi)燃料電池機組f在時刻t的出力功率，P(e，t)表示調(diào)度區(qū) 域內(nèi)儲能設備e在時刻t的出力功率，Ej (g，t)表示常規(guī)火電機組g在時刻t的單位排放，Ej (f， t)表示燃料電池機組g在時刻t的單位排放，EXe，t)表示儲能設備e在時刻t的單位排放。
【文檔編號】H02J3/32GK105870976SQ201610235673
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】高玉明, 曾鳴, 劉英新, 李源非, 歐陽邵杰, 張華棟
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司, 華北電力大學