电力负荷分配模型及其优化方法综述

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1、万方数据j特稿专递TEGAOZHUAND电力负荷分配模型及其优化方法综述师瑞峰．崔灿(华北电力大学控制与计算机工程学院，北京102206)O引言随着厂网分开及电厂之间竞价上网政策的推行，降低发电煤耗及发电成本已成为发电企业关注的核心问题．其中实现电力负荷优化分配是降低发电成本、实现电力系统节能和运行优化的重要内容之一IlI。通常来讲。对于有多台发电机组的发电企业。在满足总负荷一定的前提下。各台机组所带的负荷有多种不同组合。而每种组合对应不同的厂级发电煤耗。电力负荷优化分配系统就是要在多种不同组合中筛选出使厂级煤耗最小的组合方案：只要将各台机组的负荷调整到最佳组合方案对应的负荷，即可

2、将整个企业的发电成本降到最低。近年来我国电力基础设施的建设力度不断加强．这就为负荷分配工作的研究与应用提供了新的机遇和挑战．本文从负荷分配优化模型和优化方法两方面人手。对涉及电力负荷分配的问题建模和优化求解方法进行综述，为进一步开展负荷优化分配问题的研究奠定基础[21。1负荷分配建模研究1．1负荷分配问题描述通常，早期电力负荷分配问题被称为经济负荷分配(EconomicLoadDispatch，ELD)I'z3题，其后又提出了结合环境因素的经济环境负荷分配(EconomicEmissionLoadDispatch．EELD)问题。典型的ELD问题可描述为：在1个含有多个发电单元的发

3、电系统中。如何最优分配每个发电单元的发电量．使系统在给定约束条件下实现最低发电成本。因为该模型优化目的主要是使发电系统在满足负荷需求前提下的经济性最优，因此又被称为经济负荷分配模型【11。1．2ELD数学模型设发电企业拥有Ⅳ台机组投入并联运行。总负荷为尸．负荷优化分配就是将此负荷P合理地分配到Ⅳ台机组上，从而使整个企业的总煤耗量最小。设机组的煤耗特性如式(1)中的二次曲线方程所示，即：B÷《(Pi)=嘶砰+6Z+cii=1，2，⋯Ⅳ(1)_9II]ELD模型可描述为式(2)一(4)：111nminB5=min乞B；=min乞Z(只)(2)i=ls．t．乞辟中(3)t=lPi．i。≤

4、只≤只。(4)式中：曰；为第i台机组煤耗量；S(Pi)为第冶机组煤耗特性方程；只为第i台机组负荷；f‰、j‰分别为第i台机组负荷上、下限13I。1．3EELD数学模型由于火力发电过程中燃料燃烧所产生的NO：和SO：等引起的环境污染问题越来越受到关注，对污染的控制和治理将直接影响到负荷分配问题。因此。收稿日期：2010—12—26基会项目：国家自然科学基金(60974051)；河北省自然科学基金(F'2010001714)；中央高校基本科研业务费专项资金资助(10MG27)作者简介：师瑞峰(1977一)，男，山西河津人，博士，副教授，研究方向为电系统工程、多目标优化、进化计算等。万方

5、数据TEGAOZHUANDl特稿专递1％在火电站发电系统中。将发电成本控制和污染排放量一起优化更具有现实意义。如何在满足系统发电约束条件情况下。将发电成本和污染控制成本一起作为优化目标进行求解。且PEELD问题，成为许多研究人员关注的课题14】。在考虑环境经济调度的情况下，经济负荷分配优化模型如式(5)一(7)描述：min(凡F2)轴陲饿+6胁i，善Nlo-2(仅弗。P川雕)《(A此)}∑lo-2(仅弗胁7雕)《(A此)}用，使风能与核能的发电企业负荷分配问题引起重视，含风电场的最优负荷分配问题不仅要考虑经济性因素。而且还着重考虑了系统的电压稳定性指标．这在风电场并网运行问题建模研

6、究中尤为重要psi。郑漳华等人对传统意义下负荷调度模型进行修正，同时考虑了系统的电压稳定度、发电成本和污染排放量等指标，提出了多目标(含风电场的)负荷分配模型，并将强度Pareto进化算法(SPEA2)和PGA算法相结合，实现了对模型的有效求解19]。(5)2负荷分配优化方法研究s．t．乞凡=PD(6)括1只辆。≤氏≤PG岫(7)式中：F。为优化目标一，表示发电企业的燃料总耗量(或总费用)，它反映了企业的经济性指标，即传统ELD问题的优化指标；F：为优化目标二，表示发电企业的最小化污染排放量。该指标不仅考虑了环境污染对生态平衡的影响(如酸雨及臭氧层的破坏)，而且还包括了NO。，SO

7、：的排放量，以及企业热辐射量等；啦矗、Ti、喜、Ai分别为第i台发电机废气排放量的特征系数；咒表示第i台发电机所发出的有功功率；Ⅳ为总的发电机数量；a／、b；、c。分别为第i台发电机燃料消耗函数的系数，i=1，2，⋯。N(N为电站中总的发电机数量)；玮为总的负荷需求；下标max、min表示发电机发出有功功率的上、下限141。1．4负荷分配问题建模研究进展由于火力发电企业使用的煤炭能源为不可再生资源。因此通过负荷分配的任务分解与优化实现节能发电迅速成为近年的研究热点。苏