优化电力生产调度的探讨

时间:2022-07-06 12:37:33

优化电力生产调度的探讨

[摘 要]电力企业在生产调度中要积极做到节能减排,同时还要考虑到提高效率的问题。电力企业生产调度,要能满足不同客户在不同时间段的负荷需求。这就需要电力企业在具体的生产中积极进行方案设计,使得调度方案能够合理满足需求,以此增加企业的经济效益。

[关键词]电力企业;生产调度;优化探讨

中图分类号:F426.61 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)06-0120-01

随着经济的快速发展,人们的生产和生活中对供电的需求日益增加,如何保证供电的可靠性成为了电力企业面临的重要课题。在本文中,通过建立数学模型的方式,对电力企业生产调度进行优化分析,从而得到相应的最优化调度方案。

1 电力生产调度

当前的市场经济体制下,如何保证供电的可靠性成了国家经济发展的前提,生产和消费间的重要依据就是价格,所以要实现电力企业的环保、节能的可持续发展目标,就必须有与其发展相应的电价政策。从技术来讲,电力工业是资金密集和技术密集型工业。从生产上来讲,是供、配、用、输、发一体的工业。从经营上来说,是将供、产、销一起完成的工业。从需求上说,是必须保证供求平衡的流程化工业。与一般的工业企业不同,电力生产企业的电能不能进行存储,这就需要电力企业的生产和消费同时进行,电能的需求客户没法进行详细的制定计划,一些零散的用户更是没有规律的需求,所以电力企业面临的问题是运行哪些机组、在什么时间运行机组、如何将运行成本降到最低。电力企业的生产调度优化问题可以用数学方式进行探讨,即在一个发电能力和机组的运行成本、配置固定的情况下,根据客户用电的长期经验需求,建立相应的数学模型,然后算出让生产成本最低的优化调度方案,并将电价计算出来。

2 关于生产调度问题

发电厂的发电输出容量要根据不同时段的供电负荷要求进行调整,因此发电厂的输出电量会在不同的时刻有着不同的数值。对于发电厂来说,有着很多不同容量的发电设备,对于这些发电设备来说其最低输出电量和最高输出电量是不同的,且有着不同的输出电量最低水平费用,并且在启动时每台设备所需的生产费用也是不同的。发电厂在这种多要求、多设备的情况下运行时间和开启次数要经过精确的计算才能将成本降到最低,这样才能实现电力企业生产利润的最大化。我们以一个固定局域网内的用电需求和多个不同功率的发电机组为例,进行发电企业生产调度最优化方案的计算和分析。发电厂在这一天中,要按照如下表1所示的负荷要求进行供电:

在上面的表格中,用数据表明了用户一天中用电负荷的总需求,要想将成本降低、效益提高,合理安排运行机组是比较有效的手段。发电厂当前投入运行的发电机有三种类型,分别是:一型12台,二型10台,三型5台,相关型号的机组数据如下表2所示:

发电机组除了要满足预计的负荷需求,每一时刻运转的数量都要足够多,使得增加15%的负荷时,仍然能够通过将运转的发电机组的输出调高以满足增加的负荷要求,问题:一是,一天中应安排哪些发电机组在哪些时间段进行运转以此降低费用?二是,电力生产在一天中的每个时间段费用为多少,用电费用应如何确定价格?

3 生产调度模型假设

假设上面的问题中有五个时间段,且按照时间的先后顺序,分别为:时间段一、时间段二、时间段三、时间段四、时间段五。当同一类型的发电机在两个连续的时间段中运转时,只考虑发电机前一段时间段的工作,我们认为发电机在两个时间段的交汇处没有停止运转以此节省开动时的准备费用。对于发电机组因为连续工作造成的维护费用和寿命问题等不予考虑。输出的最大水平费用按照发电机的实际输出电量进行计算。

4 符号说明

一型、二型、三型发电机所需要的台数我们用X、Y、Z来表示,用i表示时间段(i=1,2,3,4,5),如此可用Xi表示在第i时间段一型发电机的所需台数,Yi、Zi同理可知。Ai、Bi、Ci就是在第i时间段,一型、二型、三型发电机的实际输出电量(i=1,2,3,4,5),Ai、Bi、Ci的单位为千瓦。Fi表示发电机在第i时间段运转所需的最低费用(i=1,2,3,4,5),Fi单位为元。Pi是用电在第i时间段的价格(i=1,2,3,4,5),Pi单位为元。Mi是发电机组在第i时间段的运转费用(i=1,2,3,4,5),单位是元。Ti是发电机组在第i时间段的工作时间(i=1,2,3,4,5),单位为小时。发电机组在一天中的总运行费用用N来表示。

5 分析问题

在投入使用的过程中,发电厂共有三种类型的发电机组。且这三种类型的发电机的输出电量都不一样,因此使用后产生的费用也不一样。因此在设计时要考虑到发电机组的输出电量必须能满足负荷要求,同时还要保证负载超过15%时的输出电量也能满足要求。每个时间段的发电机都要进行合理安排,使得发电机组在每个时间段的费用都尽可能的减少,从而将电价降低。

6 数学模型的建立

在该问题解决时,可以采用Lingo优化模型,将各时间段发电机组在运行时产生的费用用方程式列出来:

M=[1000×Ti×Xi+2×Ai×Xi+2000×Xi]+[2600×Ti×Yi+1.3×Bi×Yi+1000×Yi]+[3000×Ti×Zi+3×Ci×Zi+500×Zi]

7 利用模型求解

根据上面列出的方程式,将发电机组在每个时间段的最低费用和一天用电总费用求解出来。

7.1当i=1时,在时间段T1=6,此时产生的最低费用带入到方程式中:

Ti=min=[1000×6×X1+2×A1×X1+2000×X1]+[2600×6×Y1+1.3×B1×Y1+1000×Y1]+[3000×6×Z1+3×C1×Z1+500×Z1]

150000≤A1×X1+B1×Y1+C1×Z1≤150000×1.15

2000×X1+1750×Y1+4000×Z1≥150000×1.15

850≤A1≤2000;1250≤B1≤1750;150≤C1≤4000

X1≤12;Y1≤10;Z1≤10

利用Lingo软件进行计算,结果为:X1=9;Y1=0;Z1=0

A1=1666.667,F1=M1=min=102000

由此计算出电价为P1=102000÷150000=0.68元/千瓦小时

7.2同理可计算在时间段二、时间段三、时间段四、时间段五的用电价格分别为P2=0.455元/千瓦小时,P3=0.62元/千瓦小时,P4=0.48元/千瓦小时,P5=0.61元/千瓦小时。

8小结

通过上述的计算我们就可以得出在不同的时间段三种不同类型的发电机的电价:0-6时,9000.68;6-9时,12030.455;9-15时,11020.62;15-18时,12250.48;18-24时,12020.611。在计算的过程中,发电机的输出电量能够满足负荷的要求,且当实际输出电量小于最高输出水平时,通过增加负载也能满足要求,所以定价是合理的。

参考文献

[1]张勇军,任震.电力系统动态无功优化调度的调节代价[J].电力系统自动化.2013,(12).

[2]李渤,杨舒晴.基于遗传算法求解电力调度优化问题[J].科技经济市场.2014,(01).

[3]邢洁,陈陈,武鹏.koala小干扰稳定约束的有功优化调度[J].电力系统自动化.2015,(45).

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