直调火力发电单元月度电能交易计划制定的基尼系数法的制作方法

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种直调火力发电单元月度电能交易计划制定的基尼系数法。

背景技术：

直调火力发电单元月度电能交易计划编制工作是电网公司电力交易中心的主要工作之一，它对科学安排不同火力发电单元的月度电能交易计划具有重要意义，该工作完成质量的高低直接影响后续电网公司电力调度中心的日调度。

目前，国内外关于短期日发电计划与长期年发电计划的研究成果比较丰富，而对月度电能交易计划的研究则相对欠缺，各种研究和实践尚未形成一个比较统一的模型。随着我国工业化进程的发展，能源问题与环境问题日益凸显，电力生产消耗的大量一次能源以及火力发电机组生产时产生的大量污染物质严重影响环境质量，如何在综合考虑节能减排目标并同时兼顾经济效益的条件下制定相应月度电能交易计划具有重要的研究意义。

电力系统已有月度电能交易计划方法包括平均分解法、负荷率偏差法、综合成本加权法等。就省一级的电力交易中心而言，实际生产中的月度电能交易计划普遍采用平均分解的方法编制，该方法虽然实施方便，但编制过程过于粗糙，容易以牺牲环境为代价来获取经济利益，从而增加后续日调度过程节能减排调度的难度。

负荷率偏差法包括年合同电量月分解值的滚动修正和基于综合指标的月度电能交易计划编制两个过程，该方法对计划月份根据发电公司、电网公司和社会环境等综合成本指标排序的结果，在月平均负荷率的基础上，对不同发电单元的负荷率给予适当调整，制定各发电单元的月度电能交易计划，负荷率偏差越大，综合耗量低的单元获得的发电机会越多，而综合耗量高的单元，其发电受到更多制约；综合成本加权法在年合同电量月分解值滚动修正的基础上，根据综合成本指标考虑合同电量月滚动修正值和负荷率范围，求出不同发电单元分配系统月度电量的权重系数，计算各发电单元的负荷率，并在负荷率偏差超出阈值时对其修正，从而制定各发电单元的月度电能交易计划。上述两种方法在安排月度电能交易计划工作时，各发电公司负荷率偏差被限制在3％内，不同机组的负荷率调整范围有限，难以在实现机组发电量公平的前提下使系统综合成本大幅度降低。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种直调火力发电单元月度电能交易计划制定的基尼系数法，其目的是提出一种在满足直调火力发电单元电量公平性、节能、环保等约束条件下，能够使该月的综合成本最低的月度电能交易计划。

本发明为了达到上述发明目的，是通过以下方式实现的：

直调火力发电单元月度电能交易计划制定的基尼系数法，是利用基尼系数判断机组电量公平性，将基尼系数引入到电力系统衡量机组电量公平性，机组剩余负荷率满足基尼系数小于0.3时，则符合机组电量公平性约束条件，具体包括：

设待编制月度电能交易计划的月份为m月；

对本年度后期第i(m～12)月，各月天数为Dⁱ,则后期总剩余天数为：

式(1)中：

Dⁱ表示第i月的天数，D_remain表示本年度后期总剩余天数；

设第j个(共N个)待编制计划的火力发电单元全年合同电量为G_contract(单元：万kWh)，容量为C_j(单位：万kW)，截止到第m-1月已完成的发电量为G_completedj(单元：万kWh),第i月的检修容量·天数合计为C_maintenancej(单元：万kW·d)，则所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量为：

式(2)中：

G_contractj表示第j个待编制计划的火力发电单元全年合同电量，N表示待编制计划的火力发电单元总机组数，G_contract表示所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量；

所有待编制计划的火力发电单元总容量及第i月的总检修容量·天数分别为：

式(3)和(4)中：

C_j表示第j个待编制计划火力发电单元的容量，C表示所有待编制计划的火力发电单元总容量，表示第j个待编制计划火力发电单元第月的检修容量天数，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的总检修容量天数；

所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和为：

式(5)中：

G_completedj表示第个待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量，G_completed表示所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和，N表示待编制计划的火力发电单元总机组数；

若设第i月的系统负荷系数为(即第i月的系统负荷与全年系统负荷的比值)，则所有待编制计划的火力发电单元后期剩余月份(m～12)中各月的年合同电量月分解值可按如下方法计算：

后期平均每天发电量为：

式(6)中：

G_contract表示所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量，G_completed表示所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和，D_remain表示本年度后期总剩余天数，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的总检修容量天数，后期平均每天发电量；

后期第i月发电量经该月负荷系数加权修正后的中间结果为：

式(7)中：

表示后期平均每天发电量，D⁽ⁱ⁾表示第i月天数，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的总检修容量天数，C表示所有待编制计划的火力发电单元总容量，表示第月的系统负荷系数，E⁽ⁱ⁾表示后期第i月发电量经该月负荷系数加权修正后的中间结果；

后期第i月的年合同电量月分解总值的最终结果为：

式(8)中：

E⁽ⁱ⁾表示后期第i月发电量经该月负荷系数加权修正后的中间结果，G_contract表示所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量，G_completed表示所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和，G⁽ⁱ⁾表示后期第i月的年合同电量月分解总值的最终结果，G_remain表示所有待编制计划的火力发电单元剩余发电量；

在获得所有待编制计划的火力发电单元后期剩余月份(m～12)中各月的年合同电量月分解总值后，尚需将其分解到各个火力发电单元中去。具体分解方法如下：

第j发电单元第i月等效满容量发电天数为：

第j发电单元第i月发电量初值为：

一次修正值为：

二次修正值为：

式(9)-(12)中：

D⁽ⁱ⁾表示第i月天数，表示第i月的检修容量天数，C_j表示第j个待编制计划的火力发电单元的容量，表示第j发电单元第i月等效满容量发电天数，G⁽ⁱ⁾表示后期第i月的年合同电量月分解总值的最终结果，表示第发电单元第月发电量初值，G_contractj表示第j个待编制计划的火力发电单元全年合同电量，G_completedj表示第个待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量，G_remainj表示第j个待编制计划的火力发电单元剩余发电量；

将式(12)的结果代入式(11)即可求得第j发电单元第i月的年合同电量月分解值。该值既满足后期每个单元剩余合同电量G_remainj约束，又兼顾了所有单元需要完成的年合同电量月分解总值G⁽ⁱ⁾的约束；

设系统第m月天数为D(m)，待计划的月度负荷电量空间为第j待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值为第m月第j单元日检修容量·小时数为设T为每天的小时数，x(j)为剩余负荷率即第m月第j火力发电单元剩余发电量与合同电量的比值，β_j为发电煤耗率、上网电价、环保指标、网损微增率或包含这些因素的某种综合指标等(单位：元/万kWh)，在制定直调火力发电单元月度电能交易计划时，可以通过适当的权重和物理量纲换算系数将多种特性参数进行综合以形成β_j(单位：元/万kWh)，即：

β_j＝μ₁(0.01p_fuelτ_j1)+μ₂(10000τ_j2)+μ₃(10000p_electτ_j3)+μ₄(10000τ_j4) (13)；

式(13)中，

τ_j1表示发电单元单位煤耗率，g/kWh；p_fuel表示燃料市场平均价格，元/t；τ_j2表示上网电价，元/kWh；τ_j3表示单位发电量时的网损电量平均微增率，kWh/kWh；p_elect表示电网公司平均购电价格，元/kWh；τ_j4表示环境综合指标，它反映单位发电量时的污染物排放治理的综合社会成本，元/kWh；β_j表示发电煤耗率、上网电价、环保指标、网损微增率或包含这些因素的某种综合指标；μ_k(k＝1～4)表示各分指标的权系数，满足关系：

式(14)中：

μ_k表示各分指标的权系数；

所有待编制计划的火力发电单元第m月的剩余发电量为：

式(15)中：

表示所有火力发电单元第月的月度负荷电量，G^(m)表示第月的年合同电量月分解总值，表示所有待编制计划的火力发电单元第m月的剩余发电量；

第j发电单元第m月的剩余发电能力为：

式(16)中：

G_{ability_remain}(j)表示第发电单元第m月的剩余发电能力，C_j表示第个待编制计划的火力发电单元容量，D(m)表示第m月天数，表示第m月第单元日检修容量小时数，T表示每天的小时数；

所有待编制计划的火力发电单元第m月的平均负荷率为：

式(17)中：

表示待计划的月度负荷电量空间，表示第待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值，G^(m)表示表示第月的年合同电量月分解总值，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的平均负荷率；

为在满足直调火力发电单元电量公平性、节能、环保等约束条件下尽可能降低综合成本，直调火力发电单元月度电能交易计划的目标函数如下式所示：

式(18)中：

表示第待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值，x(j)表示剩余负荷率，β_j表示发电煤耗率、上网电价、环保指标、网损微增率或包含这些因素的某种综合指标；

考虑到实际电网在安排月度电能交易计划初期需要兼顾各方利益，故各发电公司的负荷率偏差一般不宜过大，通常可设定某一阈值，即负荷率可在1±γ范围内调整：

式(19)中：

表示所有待编制计划的火力发电单元第月的平均负荷率，x(j)表示剩余负荷率，γ表示某一阈值；

使用基尼系数对机组电量公平性进行约束，设x(i)、x(j)为第i、j发电单元的剩余负荷率，y(t)、y(k)为发电单元中单位容量(容量单元为1MW)的剩余负荷率，N(i)为第i发电单元包含的单位容量数，n为所有发电单元中包含的总的单位容量数，满足

u为所有发电单元中单位容量剩余负荷率值均值，满足：

式(20)中：

x(i)表示第发电单元的剩余负荷率，N(i)表示第发电单元包含的单位容量数，n表示所有发电单元中包含的总的单位容量数，u表示所有发电单元中单位容量剩余负荷率值均值；

基尼系数直接计算法为：

式(21)中：

g表示基尼系数，n表示表示所有发电单元中包含的总的单位容量数，u表示所有发电单元中单位容量剩余负荷率值均值，y(t)、y(k)表示发电单元中单位容量(容量单元为1)的剩余负荷率，N(i)、N(j)第发电单元包含的单位容量数,x(i)、x(j)表示第发电单元的剩余负荷率；

所有待编制计划的火力发电单元剩余负荷率满足约束：

式(22)和(23)中：

x(j)表示第发电单元的剩余负荷率，表示第待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值，表示所有待编制计划的火力发电单元剩余负荷率；

使用内点法求得一组最优的剩余负荷率x(j)值后，将调整完的各单元的负荷率记为从而求出第j单元第m月的月度负荷量值并据此信息求解第m月各单元每日的计划发电量，从而得到该月各天的负荷电量分解值，最终可求得各发电单元具体的月度电能交易计划。

所述待编制月度电能交易计划的月份为m月；

第m月基于综合成本基尼系数法的直调火力发电单元月度电能交易计划计算流程如下：

首先需要将年合同电量分解到月并进行滚动修正，对本年度后期第i(m～12)月，各月天数为Dⁱ,则后期总剩余天数为：

式(24)中：

Dⁱ表示第i月的天数，D_remain表示本年度后期总剩余天数；

设第j个(共N个)待编制计划的火力发电单元全年合同电量为G_contract(单元：万kWh)，容量为C_j(单位：万kW)，截止到第m-1月已完成的发电量为G_completedj(单元：万kWh),第i月的检修容量·天数合计为C_maintenancej(单元：万kW·d)，则所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量为：

式(25)中：

G_contractj表示第j个待编制计划的火力发电单元全年合同电量，N表示待编制计划的火力发电单元总机组数，G_contract表示所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量；

所有待编制计划的火力发电单元总容量及第i月的总检修容量·天数分别为：

式(26)和(27)中：

C_j表示第j个待编制计划火力发电单元的容量，C表示所有待编制计划的火力发电单元总容量，表示第j个待编制计划火力发电单元第月的检修容量天数，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的总检修容量天数；

所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和为：

式(28)中：

G_completedj表示第个待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量，G_completed表示所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和，N表示待编制计划的火力发电单元总机组数；

若设第i月的系统负荷系数为(即第i月的系统负荷与全年系统负荷的比值)，则所有待编制计划的火力发电单元后期剩余月份(m～12)中各月的年合同电量月分解值可按如下方法计算：

后期平均每天发电量为：

式(29)中：

G_contract表示所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量，G_completed表示所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和，D_remain表示本年度后期总剩余天数，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的总检修容量天数，后期平均每天发电量；

后期第i月发电量经该月负荷系数加权修正后的中间结果为：

式(30)中：

表示后期平均每天发电量，D⁽ⁱ⁾表示第i月天数，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的总检修容量天数，C表示所有待编制计划的火力发电单元总容量，表示第月的系统负荷系数，E⁽ⁱ⁾表示后期第i月发电量经该月负荷系数加权修正后的中间结果；

后期第i月的年合同电量月分解总值的最终结果为：

式(31)中：

E⁽ⁱ⁾表示后期第i月发电量经该月负荷系数加权修正后的中间结果，G_contract表示所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量，G_completed表示所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和，G⁽ⁱ⁾表示后期第i月的年合同电量月分解总值的最终结果，G_remain表示所有待编制计划的火力发电单元剩余发电量；

在获得所有待编制计划的火力发电单元后期剩余月份(m～12)中各月的年合同电量月分解总值后，尚需将其分解到各个火力发电单元中去；具体分解方法如下：

第j发电单元第i月等效满容量发电天数为：

第j发电单元第i月发电量初值为：

一次修正值为：

二次修正值为：

式(32)-(35)中：

D⁽ⁱ⁾表示第i月天数，表示第i月的检修容量天数，C_j表示第j个待编制计划的火力发电单元的容量，表示第j发电单元第i月等效满容量发电天数，G⁽ⁱ⁾表示后期第i月的年合同电量月分解总值的最终结果，表示第发电单元第月发电量初值，G_contractj表示第j个待编制计划的火力发电单元全年合同电量，G_completedj表示第个待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量，G_remainj表示第j个待编制计划的火力发电单元剩余发电量；

将式(35)的结果代入式(34)，即可求得第j发电单元第i月的年合同电量月分解值。该值既满足后期每个单元剩余合同电量G_remainj约束，又兼顾了所有单元需要完成的年合同电量月分解总值G⁽ⁱ⁾的约束；

所述待编制月度电能交易计划的月份为m月，当得到第m月的年合同电量月分解值后，需求得使火力发电单元综合成本最低的剩余负荷率值，为实现机组电量公平性目标并兼顾各方利益，剩余负荷率需满足基尼系数约束并控制在一定范围内，具体求解过程如下：

设系统第m月天数为D(m)，待计划的月度负荷电量空间为第j待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值为第m月第j单元日检修容量·小时数为设T为每天的小时数，x(j)为剩余负荷率即第m月第j火力发电单元剩余发电量与合同电量的比值，β_j为发电煤耗率、上网电价、环保指标、网损微增率或包含这些因素的某种综合指标等(单位：元/万kWh)，在制定直调火力发电单元月度电能交易计划时，可以通过适当的权重和物理量纲换算系数将多种特性参数进行综合以形成β_j(单位：元/万kWh)，即：

β_j＝μ₁(0.01p_fuelτ_j1)+μ₂(10000τ_j2)+μ₃(10000p_electτ_j3)+μ₄(10000τ_j4) (36)；

式(36)中：

式中，τ_j1表示发电单元单位煤耗率，g/kWh；p_fuel表示燃料市场平均价格，元/t；τ_j2表示上网电价，元/kWh；τ_j3表示单位发电量时的网损电量平均微增率，kWh/kWh；p_elect表示电网公司平均购电价格,元/kWh；τ_j4表示环境综合指标，它反映单位发电量时的污染物排放治理的综合社会成本，元/kWh；β_j表示发电煤耗率、上网电价、环保指标、网损微增率或包含这些因素的某种综合指标；μ_k(k＝1～4)表示各分指标的权系数，满足关系：

式(37)中：

μ_k表示各分指标的权系数；

所有待编制计划的火力发电单元第m月的剩余发电量为：

式(38)中：

表示所有火力发电单元第月的月度负荷电量，G^(m)表示第月的年合同电量月分解总值，表示所有待编制计划的火力发电单元第m月的剩余发电量；

第j发电单元第m月的剩余发电能力为：

式(39)中：

G_{ability_remain}(j)表示第发电单元第m月的剩余发电能力，C_j表示第个待编制计划的火力发电单元容量，D(m)表示第m月天数，表示第m月第单元日检修容量小时数，T表示每天的小时数；

所有待编制计划的火力发电单元第m月的平均负荷率为：

式(40)中：

表示待计划的月度负荷电量空间，表示第待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值，G^(m)表示表示第月的年合同电量月分解总值，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的平均负荷率；

为在满足直调火力发电单元电量公平性、节能、环保等约束条件下尽可能降低综合成本，直调火力发电单元月度电能交易计划的目标函数如下式所示：

式(41)中：

表示第待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值，x(j)表示剩余负荷率，β_j表示发电煤耗率、上网电价、环保指标、网损微增率或包含这些因素的某种综合指标；

考虑到实际电网在安排月度电能交易计划初期需要兼顾各方利益，故各发电公司的负荷率偏差一般不宜过大，通常可设定某一阈值，即负荷率可在范围内调整：

式(42)中：

表示所有待编制计划的火力发电单元第月的平均负荷率，x(j)表示剩余负荷率，γ表示某一阈值；

使用基尼系数对机组电量公平性进行约束，设为第发电单元的剩余负荷率，、为发电单元中单位容量(容量单元为1)的剩余负荷率，为第发电单元包含的单位容量数，为所有发电单元中包含的总的单位容量数，满足

u为所有发电单元中单位容量剩余负荷率值均值，满足：

式(43)中：

x(i)表示第发电单元的剩余负荷率，N(i)表示第发电单元包含的单位容量数，n表示所有发电单元中包含的总的单位容量数，u表示所有发电单元中单位容量剩余负荷率值均值；

基尼系数直接计算法为：

式(44)中：

g表示基尼系数，n表示表示所有发电单元中包含的总的单位容量数，u表示所有发电单元中单位容量剩余负荷率值均值，y(t)、y(k)表示发电单元中单位容量(容量单元为1)的剩余负荷率，N(i)、N(j)第发电单元包含的单位容量数,x(i)、x(j)表示第发电单元的剩余负荷率；

所有待编制计划的火力发电单元剩余负荷率满足约束：

式(45)和(46)中：

x(j)表示第发电单元的剩余负荷率，表示第待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值，表示所有待编制计划的火力发电单元剩余负荷率；

使用内点法求得一组最优的剩余负荷率x(j)值后，将调整完的各单元的负荷率记为从而求出第j单元第m月的月度负荷量值并据此信息求解第m月各单元每日的计划发电量，从而得到该月各天的负荷电量分解值，最终可求得各发电单元具体的月度电能交易计划。

所述基尼系数法与已有月度电能交易计划方法在不同负荷率允许偏差下的综合成本节约值相比较，采用平均分解方式即各单元负荷率均等于平均负荷率时的综合成本值560086276元作为基准，将综合成本加权法、负荷率偏差法、基尼系数约束法与此值分别比较可得出三种方法的综合成本节约值。

所述负荷率偏差法，当小于等于0.06时，剩余负荷率的基尼系数小于0.3；对综合成本加权法而言，当大于0.04时，加权修正后的负荷率均在发电单元负荷率控制上下限内，综合成本加权法将不能继续降低综合成本。

所述负荷率偏差法，在取值为0.01到0.06之间时，基尼系数约束法的综合成本节约值大于负荷率偏差法和综合成本加权法的综合成本节约值。

所述基尼系数法，在g<0.3的约束条件下可继续放大值。

本发明由于采用以上技术方案，具有以下优点：

1、所有待编制计划火力发电单元剩余负荷率满足基尼系数约束，能够实现在保证机组电量公平性、节能、环保等约束条件下火力发电单元综合成本最低的目标，这种月度交易计划可以在兼顾交易、能源、环境情况下将经济效益最大化。

2、机组剩余负荷率同时受到负荷率偏差阈值与基尼系数的约束，在剩余负荷率满足基尼系数约束的前提下可对负荷率偏差阈值进行适当放宽，只要适度放宽范围，火力发电单元综合成本就会降低，通过不断调试可得到一组最佳值。

3、在相同基尼系数下，基于基尼系数约束法的直调火力发电单元月度电能交易计划综合成本低于负荷率偏差法和综合成本加权法。与综合成本加权法相比，基尼系数约束法负荷率偏差调节范围大，适用范围广，综合成本更低；与负荷率偏差法相比，基尼系数约束法更加公平，综合成本更低。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明中三种月度电能交易计划方法在不同负荷率允许偏差下的综合成本节约值比较图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述。

实施例1：

本发明是一种直调火力发电单元月度电能交易计划制定的基尼系数法。本发明在满足直调火力发电单元电量公平性、节能、环保等约束条件下，能够使火力发电单元综合成本最低的月度电能交易计划。

本发明利用基尼系数判断机组电量公平性。基尼系数广泛应用于经济领域，是国际上通用的衡量公平程度的指标，通常作为一个从总体上衡量一定范围内居民收入分配不均等程度的相对量统计指标，其值域仅为[0，1]，基尼系数是一个比值，数值越小越公平，越大越不公平，按照联合国有关组织规定，基尼系数小于0.3时收入公平。将基尼系数引入到电力系统衡量机组电量公平性，机组剩余负荷率满足基尼系数小于0.3时符合机组电量公平性约束条件。

设待编制月度电能交易计划的月份为m月。

对本年度后期第i(m～12)月，各月天数为Dⁱ,则后期总剩余天数为：

式(1)中：

Dⁱ表示第i月的天数，D_remain表示本年度后期总剩余天数。

设第j个(共N个)待编制计划的火力发电单元全年合同电量为G_contract(单元：万kWh)，容量为C_j(单位：万kW)，截止到第m-1月已完成的发电量为G_completedj(单元：万kWh),第i月的检修容量·天数合计为C_maintenancej(单元：万kW·d)，则所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量为：

式(2)中：

G_contractj表示第j个待编制计划的火力发电单元全年合同电量，N表示待编制计划的火力发电单元总机组数，G_contract表示所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量。

所有待编制计划的火力发电单元总容量及第i月的总检修容量·天数分别为：

式(3)和(4)中：

C_j表示第j个待编制计划火力发电单元的容量，C表示所有待编制计划的火力发电单元总容量，表示第j个待编制计划火力发电单元第月的检修容量天数，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的总检修容量天数。

所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和为

式(5)中：

G_completedj表示第个待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量，G_completed表示所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和，N表示待编制计划的火力发电单元总机组数。

若设第i月的系统负荷系数为(即第i月的系统负荷与全年系统负荷的比值)，则所有待编制计划的火力发电单元后期剩余月份(m～12)中各月的年合同电量月分解值可按如下方法计算：

后期平均每天发电量为：

式(6)中：

G_contract表示所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量，G_completed表示所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和，D_remain表示本年度后期总剩余天数，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的总检修容量天数，后期平均每天发电量。

后期第i月发电量经该月负荷系数加权修正后的中间结果为：

式(7)中：

表示后期平均每天发电量，D⁽ⁱ⁾表示第i月天数，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的总检修容量天数，C表示所有待编制计划的火力发电单元总容量，表示第月的系统负荷系数，E⁽ⁱ⁾表示后期第i月发电量经该月负荷系数加权修正后的中间结果。

后期第i月的年合同电量月分解总值的最终结果为：

式(8)中：

E⁽ⁱ⁾表示后期第i月发电量经该月负荷系数加权修正后的中间结果，

G_contract表示所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量，G_completed表示所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和，G⁽ⁱ⁾表示后期第i月的年合同电量月分解总值的最终结果，G_remain表示所有待编制计划的火力发电单元剩余发电量。

在获得所有待编制计划的火力发电单元后期剩余月份(m～12)中各月的年合同电量月分解总值后，尚需将其分解到各个火力发电单元中去。具体分解方法如下：

第j发电单元第i月等效满容量发电天数为：

第j发电单元第i月发电量初值为：

一次修正值为：

二次修正值为：

式(9)-(12)中：

D⁽ⁱ⁾表示第i月天数，表示第i月的检修容量天数，C_j表示第j个待编制计划的火力发电单元的容量，表示第j发电单元第i月等效满容量发电天数，G⁽ⁱ⁾表示后期第i月的年合同电量月分解总值的最终结果，表示第发电单元第月发电量初值，G_contractj表示第j个待编制计划的火力发电单元全年合同电量，G_completedj表示第个待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量，G_remainj表示第j个待编制计划的火力发电单元剩余发电量。

将式(12)的结果代入式(11)，即可求得第j发电单元第i月的年合同电量月分解值。该值既满足后期每个单元剩余合同电量G_remainj约束，又兼顾了所有单元需要完成的年合同电量月分解总值G⁽ⁱ⁾的约束；

设系统第m月天数为D(m)，待计划的月度负荷电量空间为第j待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值为第m月第j单元日检修容量·小时数为设T为每天的小时数，x(j)为剩余负荷率即第m月第j火力发电单元剩余发电量与合同电量的比值，β_j为发电煤耗率、上网电价、环保指标、网损微增率或包含这些因素的某种综合指标等(单位：元/万kWh)，在制定直调火力发电单元月度电能交易计划时，可以通过适当的权重和物理量纲换算系数将多种特性参数进行综合以形成β_j(单位：元/万kWh)，即：

β_j＝μ₁(0.01p_fuelτ_j1)+μ₂(10000τ_j2)+μ₃(10000p_electτ_j3)+μ₄(10000τ_j4) (13)；

式(13)中，

式中，τ_j1表示发电单元单位煤耗率，g/kWh；p_fuel表示燃料市场平均价格，元/t；τ_j2表示上网电价，元/kWh；τ_j3表示单位发电量时的网损电量平均微增率，kWh/kWh；p_elect表示电网公司平均购电价格,元/kWh；τ_j4表示环境综合指标，它反映单位发电量时的污染物排放治理的综合社会成本，元/kWh；β_j表示发电煤耗率、上网电价、环保指标、网损微增率或包含这些因素的某种综合指标；μ_k(k＝1～4)表示各分指标的权系数，满足关系：

式(14)中：

μ_k表示各分指标的权系数；

所有待编制计划的火力发电单元第m月的剩余发电量为：

式(15)中：

表示所有火力发电单元第月的月度负荷电量，G^(m)表示第月的年合同电量月分解总值，表示所有待编制计划的火力发电单元第m月的剩余发电量；

第j发电单元第m月的剩余发电能力为：

式(16)中：

G_{ability_remain}(j)表示第发电单元第m月的剩余发电能力，C_j表示第个待编制计划的火力发电单元容量，D(m)表示第m月天数，表示第m月第单元日检修容量小时数，T表示每天的小时数；

所有待编制计划的火力发电单元第m月的平均负荷率为：

式(17)中：

表示待计划的月度负荷电量空间，表示第待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值，G^(m)表示表示第月的年合同电量月分解总值，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的平均负荷率；

为在满足直调火力发电单元电量公平性、节能、环保等约束条件下尽可能降低综合成本，直调火力发电单元月度电能交易计划的目标函数如下式所示：

式(18)中：

表示第待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值，x(j)表示剩余负荷率，β_j表示发电煤耗率、上网电价、环保指标、网损微增率或包含这些因素的某种综合指标；

考虑到实际电网在安排月度电能交易计划初期需要兼顾各方利益，故各发电公司的负荷率偏差一般不宜过大，通常可设定某一阈值，即负荷率可在1±γ范围内调整：

式(19)中：

表示所有待编制计划的火力发电单元第月的平均负荷率，x(j)表示剩余负荷率，γ表示某一阈值；

使用基尼系数对机组电量公平性进行约束，设x(i)、x(j)为第i、j发电单元的剩余负荷率，y(t)、y(k)为发电单元中单位容量(容量单元为1MW)的剩余负荷率，N(i)为第i发电单元包含的单位容量数，n为所有发电单元中包含的总的单位容量数，满足

u为所有发电单元中单位容量剩余负荷率值均值，满足：

式(20)中：

x(i)表示第发电单元的剩余负荷率，N(i)表示第发电单元包含的单位容量数，n表示所有发电单元中包含的总的单位容量数，u表示所有发电单元中单位容量剩余负荷率值均值；

基尼系数直接计算法为：

式(21)中：

g表示基尼系数，n表示表示所有发电单元中包含的总的单位容量数，u表示所有发电单元中单位容量剩余负荷率值均值，y(t)、y(k)表示发电单元中单位容量(容量单元为1)的剩余负荷率，N(i)、N(j)第发电单元包含的单位容量数,x(i)、x(j)表示第发电单元的剩余负荷率；

所有待编制计划的火力发电单元剩余负荷率满足约束：

式(22)和(23)中：

x(j)表示第发电单元的剩余负荷率，表示第待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值，表示所有待编制计划的火力发电单元剩余负荷率；

使用内点法求得一组最优的剩余负荷率x(j)值后，将调整完的各单元的负荷率记为从而求出第j单元第m月的月度负荷量值并据此信息求解第m月各单元每日的计划发电量，从而得到该月各天的负荷电量分解值，最终可求得各发电单元具体的月度电能交易计划。

实施例2：

本发明使用基尼系数判断机组电量公平性。基尼系数广泛应用于经济领域，是国际上通用的衡量公平程度的指标，通常作为一个从总体上衡量一定范围内居民收入分配不均等程度的相对量统计指标，其值域仅为[0，1]，基尼系数是一个比值，数值越小越公平，越大越不公平，按照联合国有关组织规定，基尼系数小于0.3时收入公平。将基尼系数引入到电力系统衡量机组电量公平性，机组剩余负荷率满足基尼系数小于0.3时符合机组电量公平性约束条件。

第m月基于综合成本基尼系数法的直调火力发电单元月度电能交易计划计算流程如图1所示。

首先需要将年合同电量分解到月并进行滚动修正，对本年度后期第i(m～12)月，各月天数为Dⁱ,则后期总剩余天数为：

式(24)中：

Dⁱ表示第i月的天数，D_remain表示本年度后期总剩余天数；

设第j个(共N个)待编制计划的火力发电单元全年合同电量为G_contract(单元：万kWh)，容量为C_j(单位：万kW)，截止到第m-1月已完成的发电量为G_completedj(单元：万kWh),第i月的检修容量·天数合计为C_maintenancej(单元：万kW·d)，则所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量为：

式(25)中：

G_contractj表示第j个待编制计划的火力发电单元全年合同电量，N表示待编制计划的火力发电单元总机组数，G_contract表示所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量。

所有待编制计划的火力发电单元总容量及第i月的总检修容量·天数分别为：

式(26)和(27)中：

式(3)和(4)中：

C_j表示第j个待编制计划火力发电单元的容量，C表示所有待编制计划的火力发电单元总容量，表示第j个待编制计划火力发电单元第月的检修容量天数，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的总检修容量天数。

所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和为：

式(28)中：

G_completedj表示第个待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量，G_completed表示所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和，N表示待编制计划的火力发电单元总机组数。

若设第i月的系统负荷系数为(即第i月的系统负荷与全年系统负荷的比值)，则所有待编制计划的火力发电单元后期剩余月份(m～12)中各月的年合同电量月分解值可按如下方法计算：

后期平均每天发电量为：

式(29)中：

G_contract表示所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量，G_completed表示所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和，D_remain表示本年度后期总剩余天数，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的总检修容量天数，后期平均每天发电量。

后期第i月发电量经该月负荷系数加权修正后的中间结果为：

式(30)中：

表示后期平均每天发电量，D⁽ⁱ⁾表示第i月天数，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的总检修容量天数，C表示所有待编制计划的火力发电单元总容量，表示第月的系统负荷系数，E⁽ⁱ⁾表示后期第i月发电量经该月负荷系数加权修正后的中间结果。

后期第i月的年合同电量月分解总值的最终结果为：

式(31)中：

G_contract表示所有待编制计划的火力发电单元全年总合同电量，G_completed表示所有待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量总和，G⁽ⁱ⁾表示后期第i月的年合同电量月分解总值的最终结果，G_remain表示所有待编制计划的火力发电单元剩余发电量。

在获得所有待编制计划的火力发电单元后期剩余月份(m～12)中各月的年合同电量月分解总值后，尚需将其分解到各个火力发电单元中去。具体分解方法如下：

第j发电单元第i月等效满容量发电天数为：

第j发电单元第i月发电量初值为：

一次修正值为：

二次修正值为：

式(32)-(35)中：

D⁽ⁱ⁾表示第i月天数，表示第i月的检修容量天数，C_j表示第j个待编制计划的火力发电单元的容量，表示第j发电单元第i月等效满容量发电天数，G⁽ⁱ⁾表示后期第i月的年合同电量月分解总值的最终结果，表示第发电单元第月发电量初值，G_contractj表示第j个待编制计划的火力发电单元全年合同电量，G_completedj表示第个待编制计划的火力发电单元截止到第m-1月已完成的发电量，G_remainj表示第j个待编制计划的火力发电单元剩余发电量；

将式(35)的结果代入式(34)，即可求得第j发电单元第i月的年合同电量月分解值。该值既满足后期每个单元剩余合同电量G_remainj约束，又兼顾了所有单元需要完成的年合同电量月分解总值G⁽ⁱ⁾的约束；

如图1所示，得到第m月的年合同电量月分解值后，需求得使火力发电单元综合成本最低的剩余负荷率值，为实现机组电量公平性目标并兼顾各方利益，剩余负荷率需满足基尼系数约束并控制在一定范围内，具体求解过程如下。

设系统第m月天数为D(m)，待计划的月度负荷电量空间为第j待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值为第m月第j单元日检修容量·小时数为设T为每天的小时数，x(j)为剩余负荷率即第m月第j火力发电单元剩余发电量与合同电量的比值，β_j为发电煤耗率、上网电价、环保指标、网损微增率或包含这些因素的某种综合指标等(单位：元/万kWh)，在制定直调火力发电单元月度电能交易计划时，可以通过适当的权重和物理量纲换算系数将多种特性参数进行综合以形成β_j(单位：元/万kWh)，即：

β_j＝μ₁(0.01p_fuelτ_j1)+μ₂(10000τ_j2)+μ₃(10000p_electτ_j3)+μ₄(10000τ_j4) (36)；

式(36)中：

式中，τ_j1表示发电单元单位煤耗率，g/kWh；p_fuel表示燃料市场平均价格，元/t；τ_j2表示上网电价，元/kWh；τ_j3表示单位发电量时的网损电量平均微增率，kWh/kWh；p_elect表示电网公司平均购电价格,元/kWh；τ_j4表示环境综合指标，它反映单位发电量时的污染物排放治理的综合社会成本，元/kWh；β_j表示发电煤耗率、上网电价、环保指标、网损微增率或包含这些因素的某种综合指标；μ_k(k＝1～4)表示各分指标的权系数，满足关系：

式(37)中：

μ_k表示各分指标的权系数；

所有待编制计划的火力发电单元第m月的剩余发电量为：

式(38)中：

表示所有火力发电单元第月的月度负荷电量，G^(m)表示第月的年合同电量月分解总值，表示所有待编制计划的火力发电单元第m月的剩余发电量。

第j发电单元第m月的剩余发电能力为：

式(39)中：

G_{ability_remain}(j)表示第发电单元第m月的剩余发电能力，C_j表示第个待编制计划的火力发电单元容量，D(m)表示第m月天数，表示第m月第单元日检修容量小时数，T表示每天的小时数；

所有待编制计划的火力发电单元第月的平均负荷率为：

式(40)中：

表示待计划的月度负荷电量空间，表示第待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值，G^(m)表示表示第月的年合同电量月分解总值，表示所有待编制计划的火力发电单元第月的平均负荷率。

为在满足直调火力发电单元电量公平性、节能、环保等约束条件下尽可能降低综合成本，直调火力发电单元月度电能交易计划的目标函数如下式所示：

式(41)中：

表示第待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值，x(j)表示剩余负荷率，β_j表示发电煤耗率、上网电价、环保指标、网损微增率或包含这些因素的某种综合指标；

考虑到实际电网在安排月度电能交易计划初期需要兼顾各方利益，故各发电公司的负荷率偏差一般不宜过大，通常可设定某一阈值，即负荷率可在范围内调整

式(42)中：

表示所有待编制计划的火力发电单元第月的平均负荷率，x(j)表示剩余负荷率，γ表示某一阈值。

使用基尼系数对机组电量公平性进行约束，设为第发电单元的剩余负荷率，、为发电单元中单位容量(容量单元为1)的剩余负荷率，为第发电单元包含的单位容量数，为所有发电单元中包含的总的单位容量数，满足

u为所有发电单元中单位容量剩余负荷率值均值，满足：

式(43)中：

x(i)表示第发电单元的剩余负荷率，N(i)表示第发电单元包含的单位容量数，n表示所有发电单元中包含的总的单位容量数，u表示所有发电单元中单位容量剩余负荷率值均值；

基尼系数直接计算法为：

式(44)中：

g表示基尼系数，n表示表示所有发电单元中包含的总的单位容量数，u表示所有发电单元中单位容量剩余负荷率值均值，y(t)、y(k)表示发电单元中单位容量(容量单元为1)的剩余负荷率，N(i)、N(j)第发电单元包含的单位容量数,x(i)、x(j)表示第发电单元的剩余负荷率；

所有待编制计划的火力发电单元剩余负荷率满足约束：

式(45)和(46)中：

x(j)表示第发电单元的剩余负荷率，表示第待编制计划的火力发电单元的年合同电量月分解值，表示所有待编制计划的火力发电单元剩余负荷率。

使用内点法求得一组最优的剩余负荷率x(j)值后，将调整完的各单元的负荷率记为从而求出第j单元第m月的月度负荷量值并据此信息求解第m月各单元每日的计划发电量，从而得到该月各天的负荷电量分解值，最终可求得各发电单元具体的月度电能交易计划。

基尼系数约束法与已有月度电能交易计划方法在不同负荷率允许偏差下的综合成本节约值比较如图2所示，采用平均分解方式即各单元负荷率均等于平均负荷率时的综合成本值560086276元作为基准，将综合成本加权法、负荷率偏差法、基尼系数约束法与此值分别比较可得出三种方法的综合成本节约值。

在图2算例中，对负荷率偏差法而言，当小于等于0.06时，剩余负荷率的基尼系数小于0.3；对综合成本加权法而言，当大于0.04时，加权修正后的负荷率均在发电单元负荷率控制上下限内，综合成本加权法将不能继续降低综合成本。

如图2所示，在取值为0.01到0.06之间时，基尼系数约束法的综合成本节约值大于负荷率偏差法和综合成本加权法的综合成本节约值，能够实现在保证火力发电单元电量公平性的前提下进一步降低综合成本节约值的目标。

此外，基尼系数约束法在g<0.3的约束条件下可继续放大值，从而继续降低综合成本，该方法同时满足了机组电量公平性、环境保护、节能减排等约束，在降低直调火力发电单元综合成本的同时兼顾了节能减排工作。

需要说明的是，以上实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换、改进等方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。