2 電力系統(tǒng)負荷分配的數(shù)學(xué)模型

在當(dāng)今社會，環(huán)境問題已經(jīng)成為日益嚴重并且引起廣泛關(guān)注的社會問題。保護環(huán)境是刻不容緩的義務(wù)和責(zé)任。環(huán)境和經(jīng)濟本身就是兩種相互矛盾的話題，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生產(chǎn)力的提高，用電已經(jīng)成為日常生活必不可少的組成部分，整個國家目前已經(jīng)逐步進入用電高峰期，但是經(jīng)濟發(fā)展的同時，對環(huán)境卻產(chǎn)生的嚴重的傷害，我國的 PM2.5 指數(shù)日益嚴重，我國乃至世界已經(jīng)針對環(huán)境問題進行了大量的研究，2050 年前保證低于兩度的溫升已經(jīng)被世界所共識，所以在保證經(jīng)濟發(fā)展的同時保證環(huán)境問題已經(jīng)成為我國的目前最重要的話題之一。在本章中，針對電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)對環(huán)境影響的問題，全面分析了影響電力系統(tǒng)負荷分配的各種因素，最終獲得了有關(guān)經(jīng)濟成本和環(huán)境成本的雙目標(biāo)數(shù)學(xué)模型。

2.1 電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟負荷分配簡介

在國內(nèi)外的學(xué)者中，針對電力系統(tǒng)經(jīng)濟負荷分配進行了大量的研究，但是電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟負荷分配(Economic Emission Load Dispatch，EELD)卻相對很少，在前面的電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟負荷分配國內(nèi)外的發(fā)展中已經(jīng)進行了詳細的介紹，因此，在近幾年，EELD 已經(jīng)成為熱門話題。所謂的電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟負荷分配，簡而言之，就是在電力系統(tǒng)經(jīng)濟負荷分配的基礎(chǔ)上把環(huán)境問題考慮進去，但是這并不是一個簡單的問題，因為二者是相互矛盾的，針對電力系統(tǒng)經(jīng)濟負荷分配是指在一個含有多個機組的電力系統(tǒng)中，如何合理分配每個發(fā)電機組的功率，以保障所發(fā)同樣的電量而所用的成本最小。但是在發(fā)電過程中，例如火力發(fā)電廠，發(fā)電的同時會產(chǎn)生大量的類似 CO2、SO2、NOX 等污染氣體。所以針對這樣的問題，在不改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和增加投資的基礎(chǔ)上，僅僅通過對每臺機組功率的合理分配，并保證達到經(jīng)濟可允許成本的基礎(chǔ)上達到減少污染消費的目的，這就是電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟負荷分配的主旨。

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2.2 電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟負荷分配的數(shù)學(xué)模型的建立

在求取優(yōu)化問題的時候，首先應(yīng)建立它的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上才能進行尋優(yōu)。基本的數(shù)學(xué)模型主要由三部分組成：目標(biāo)函數(shù)、等式約束條件和不等式約束條件。由于求取的是多目標(biāo)優(yōu)化算法，所以這里的目標(biāo)函數(shù)有兩個：發(fā)電成本和環(huán)境成本。一般來說，對于一個發(fā)電成本的確定，需要畫出一個發(fā)電機的耗量特性曲線。對于這條曲線，一般是根據(jù)每臺發(fā)電機組的成本，除此之外，還要根據(jù)制造廠商所對每臺機組進行數(shù)據(jù)記錄，并根據(jù)實際情況所繪制出來的。但是，在實際的發(fā)電電路系統(tǒng)中，會產(chǎn)生閥點效應(yīng)[61]，所謂的閥點效應(yīng)就是指在于汽輪機進汽閥突然開啟時出現(xiàn)的拔絲現(xiàn)象，也就是隨著系統(tǒng)中發(fā)電的各個機組的發(fā)電功率的逐漸增加，伴隨著發(fā)電機汽門的開放數(shù)量也隨之增多，當(dāng)前級的汽門己經(jīng)完全打開時而后級汽門剛剛開啟時會隨著蒸汽的流通而受到了阻礙節(jié)流現(xiàn)象，就會產(chǎn)生損失，那么就會導(dǎo)致耗量增加，在耗量特性用曲線上反映為向上凸起。

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