一种考虑环境因素的含能效电厂电源规划方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电源规划领域，尤其是涉及一种考虑环境因素的含能效电厂电源规划 方法。
【背景技术】
[0002] 随着环境污染的日益恶化和能源供应的日趋紧张，节能减排在世界范围内受到人 们的重视，走低碳经济发展之路成为世界实现可持续发展的必然选择。我国是以火力发电 为主的国家，近年来由于我国经济的持续快速增长，使得部分地区已经出现大量缺电的情 况，单纯依靠扩大机组容量和扩建发电厂难以满足我国的用电需求，而且还可能带来机组 运行效率低下、一次能源消耗大、环境污染严重等问题。为了维持我国经济的可持续健康发 展，国务院发布的《"十二五"节能减排综合性工作方案》中已经明确提出控制能源消耗总量 和主要污染物排放总量，并且提出要加强电力需求侧管理，大力推广能效电厂，由此可见， 能效电厂建设是目前我国电力建设的重要内容。
[0003] 能效电厂是指通过采用高效节能设备和产品、优化用电方式等途径，形成某个地 区、行业或企业带电改造计划的一揽子行动方案，达到与建新电厂相同的目的，将减少的需 求视同"虚拟电厂"提供的电力电量，实现能源节约和污染物减排的目的。与实际新建电厂 相比，能效电厂是在原供电系统中进行电能优化而获得的，不再额外占用土地、消耗化石燃 料等资源，具有巨大的社会效益和经济效益。
[0004] 传统的电源规划方法不会考虑环境因素对规划成本的影响，而能效电厂的主旨之 一就是减少污染物排放，随着环保观念逐渐影响各行各业，因此，在规划中考虑必要的环境 成本成为新的要求和重点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种算法先进、考虑 全面的考虑环境因素的含能效电厂电源规划方法。
[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007] -种考虑环境因素的含能效电厂电源规划方法，包括以下步骤：
[0008] 1)建立考虑环境因素的含能效电厂电源规划的目标函数，该目标函数为使规划投 资成本最小化，所述的规划投资成本包括能效电厂成本、常规电厂机组发电成本、CO 2排放 成本和SO2排放成本；
[0009] 2)获取考虑环境因素的含能效电厂电源规划的约束条件；
[0010] 3)根据目标函数和约束条件建立考虑环境因素的含能效电厂电源规划模型；
[0011] 4)采用内点法获取考虑环境因素的含能效电厂电源规划模型的最优解，使规划投 资成本最小，从而确定能效电厂建设的类型和容量。
[0012] 所述的步骤1)中的考虑环境因素的含能效电厂电源规划模型的目标函数为：
[0013]
UiN 丄 丄 OUiIiJU Λ J ^ 匕/ i
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
[0018] 其中，Cepp为常规电厂机组运行T小时的燃料成本，心/·ρ为常规电厂机组i的单位 燃料成本，％?为常规电厂机组i的容量，队为常规电厂中机组的数量，Tl 常规电厂机组 i每年的平均效率，T为常规电厂机组年利用小时数，Cepp为能效电厂的建设总成本，为 能效电厂j的单位建设成本，为能效电厂j的容量，N e为能效电厂的数量，和&% 分别为常规电厂运行T小时的COjPSO 2的排放成本，α ε为化石燃料含碳率，α 5为化石燃 料含硫率，β e为C转化为CO 2的转换系数，β 5为S转化为SO 2的转换系数，λ ε为化石燃料 中C的释放率，λ s为化石燃料中S的释放率，C c为CO 2的排放单价，C 5为SO 2的排放单价， b为发电煤耗，4为相关设备的综合脱硫效率。
[0019] 所述的步骤2)中的约束条件包括等式约束条件和不等式约束条件。
[0020] 所述的等式约束条件为线路潮流约束，线路潮流约束为有功功率潮流计算，计算 式为：
[0021] Pc-Pl+Pe-B Θ = 〇
[0022] 其中，Pe为常规电厂容量，Pl为负荷，PE为能效电厂容量，B为系统导纳矩阵，Θ为 节点电压相角。
[0023] 所述的不等式约束条件包括节点电压约束，常规电厂容量约束、能效电厂容量约 束、CO 2排放约束、SO 2排放约束和能效电厂成本约束，
[0024] 节点电压约束不等式为：
[0025] 0. 9 ^ Vk^ I. 1
[0026] 常规电厂i容量约束不等式为：
[0027]
[0028] 能效电厂j容量约束不等式为：
[0029]
[0030] 0)2排放约束约束不等式为：
[0031]
[0032] 302排放约束约束不等式为： CN 105160450 A m ~P 3/7 页
[0033]
[0034] 能效电厂成本约束不等式为：
[0035]
[0036] 其中，Vk为第k个节点的电压标幺值，巧#为常规电厂容量下限，^为常规电厂 容量上限，为能效电厂的容量上限，I为⑶2排放上限，I为如2排放上限，$为能 效电厂成本上限。
[0037] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0038] -、算法先进：本发明的含能效电厂的电源规划模型是一个线性模型，在模型求解 算法中选用原始-对偶内点算法，原始-对偶内点法的特点是将构造的新的无约束目标函 数一一惩罚函数定义在可行域内，并在可行域内求惩罚函数的极值点，即求解无约束问题 时的探索点总是在可行域内部，这样，在求解内点惩罚函数的序列无约束优化问题的过程 中，所求得的系列无约束优化问题的解总是可行解，从而在可行域内部逐步逼近原约束优 化问题的最优解，内点法具有迭代次数对问题规模不敏感、收敛迅速、鲁棒性强、计算精度 高、结果与初始值的设置联系不紧密等优点。
[0039] 二、考虑全面：本发明在建立考虑环境因素的含能效电厂电源规划模型时将0)2排 放成本和SO 2排放成本考虑在内进行综合分析，得到的结果能够反映环境因素的影响，对含 能效电厂电源规划做出了积极的作用。
【附图说明】
[0040] 图1为本发明的发明流程图。
[0041 ] 图2为本发明内点法的流程图。
[0042] 图3为最终系统网架结构图。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0044] 实施例：
[0045] 如图1所示，一种考虑环境因素的含能效电厂电源规划方法，包括以下步骤：
[0046] Sl建立考虑环境因素的含能效电厂电源规划的目标函数，该目标函数为使规划投 资成本最小化，规划投资成本包括能效电厂成本、常规电厂机组发电成本、CO 2排放成本和 SO2排放成本；
[0047] S2获取考虑环境因素的含能效电厂电源规划的约束条件；
[0048] S3根据目标函数和约束条件建立考虑环境因素的含能效电厂电源规划模型；
[0049] S4采用内点法获取考虑环境因素的含能效电厂电源规划模型的最优解，使规划投 资成本最小，该最优解的参数包括常规电厂容量Pp能效电厂容量P e、节点电压V及节点电 压相角Θ，从而确定能效电厂建设的类型和容量。
[0050] 步骤1)中的考虑环境因素的含能效电厂电源规划模型的目标函数为：
[0051]
[0052]
[0053]
[0054]
[0055]
[0056] 其中，Cepp为常规电厂机组运行T小时的燃料成本，eW为常规电厂机组i的单位 燃料成本，为常规电厂机组i的容量，队为常规电厂中机组的数量，n 常规电厂机组 i每年的平均效率，T为常规电厂机组年利用小时数，Cepp为能效电厂的建设总成本，Qpp,为 能效电厂j的单位建设成本，为能效电厂j的容量，Ne为能效电厂的数量，Cro:和Cs〇2 分别为常规电厂运行T小时的COjPSO 2的排放成本，α ε为化石燃料含碳率，α 5为化石燃 料含硫率，β e为C转化为CO 2的