滕智帆，夏良宇，楊 宸

（三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院，湖北 宜昌 443000）

電力生產(chǎn)作為一個系統(tǒng)工程，發(fā)電機組的配置對電力生產(chǎn)效率有直接影響，且不同型號的發(fā)電機可以混合發(fā)電。為了滿足社會每日用電量的需求，優(yōu)化發(fā)電機組，合理分配發(fā)電量，因此，把每天分為7個時間段，每個時間段的所需成本的最小值之和為一天最小總成本。

由于發(fā)電機設(shè)備固有屬性的區(qū)別，在發(fā)電廠所需的設(shè)備的數(shù)量也會不同，且發(fā)電機的輸出功率、固定成本、每兆瓦邊際成本和啟動成本均不同，市場發(fā)電機設(shè)備中，固定成本占總成本的比例遠遠大于邊際成本和啟動成本，因此，為了使總成本最低，需要最大程度地減少固定成本的投入。

邊際成本：邊際成本為滿足每單位千瓦的電力負(fù)荷增長所需支付的成本，其與發(fā)電機的數(shù)量和輸出功率有關(guān)。

啟動成本：啟動成本與不同型號發(fā)電機的數(shù)量有關(guān)，總啟動成本為不同時段發(fā)電機啟動成本之和。

固定成本：固定成本為發(fā)電機自身產(chǎn)品價值，與發(fā)電機的數(shù)量和型號有關(guān)，與輸出功率無關(guān)，總固定成本為各型號發(fā)電機數(shù)量與其固定成本和工作時間有關(guān)。

1 電力生產(chǎn)優(yōu)化模型的建立

1.1 確定目標(biāo)函數(shù)

為了解決電力生產(chǎn)優(yōu)化問題，使電力生產(chǎn)總成本最小，因此，啟動成本M、固定成本G及邊際成本B均要降至最小，所以，總成本為目標(biāo)函數(shù)Cmin，在以往的工作環(huán)境中為了保持發(fā)電廠的工作狀態(tài)穩(wěn)定，以防用電量突然上升，則使正在工作的發(fā)電機組留出20%的發(fā)電能力余量，即每臺發(fā)電機輸出功率為其原來的80%，建立非線性模型為：

式（1）中：zij為i型號機器在j時段的輸出功率；mi為型號i機器的啟動成本；qi為型號i機器的最大輸出功率；pi為型號i機器的最小輸出功率；sj為在j時段的小時數(shù)；bi為型號i機器的邊際成本；yiy為型號i機器在j機器時間段的輸出功率。

由于以往的電力生產(chǎn)模型中，規(guī)定的余量未考慮實際生活中的用電高峰與用電低峰的余留量存在差異，在一定程度上會增大邊際成本，為了使模型能夠符合實際生活，且發(fā)電廠電力系統(tǒng)能夠趨于穩(wěn)定，最大程度地減少總成本，在此將每日用電量分峰谷時段劃分，預(yù)留不同的余量，即高峰為每日8：00—11：00，16：00-21：00；谷段為每日22：00—6：00；平段為每日 6：00—8：00，11：00—16：00，21：00—24：00.不同時段發(fā)電機余量百分比如表1所示。

表1 不同時段發(fā)電機余量百分比

因此，優(yōu)化模型為：

式（2）中：wjh為j時段下不同的余量值h.

1.2 確定約束條件

不同時段發(fā)電機的數(shù)量要小于該時段發(fā)電機的可用數(shù)量，對每臺發(fā)電機型號臺數(shù)約束：0≤zij≤ni（i=1，2，3，4；j=1，2，…，7）。

不同時段的發(fā)電機實際功率約束需小于其最大輸出功率，大于最小輸出功率：pi≤yij≤qi（i=1，2，3，4；j=1，2，…，7）。不同發(fā)電機的發(fā)電量要滿足電量需求，在不同時段余留電量的基礎(chǔ)下對每臺時間段發(fā)電能力進行約束：

2 電力生產(chǎn)優(yōu)化模型求解例子

以某地區(qū)作為代表，2015年該市上半年全市用電情況：全社會用電量為9.967×109kW·h，其中城鄉(xiāng)居民生活用電量約 9.3×108kW·h，工業(yè)用電量約 8.15×109kW·h，工業(yè)用電量遠遠大于城鄉(xiāng)居民用電量，因此，把工用電作為主要考慮對象，根據(jù)所建的優(yōu)化模型及約束條件進行求解。電廠每日用電需求如表2所示。

對表2進行分析可知，型號2和型號3的發(fā)電機相比另外兩種型號的發(fā)電機投入使用的比例較大，型號1的發(fā)電機相比型號4數(shù)量需求多，但是輸出功率較少，因此建議可以減少型號1發(fā)電機的數(shù)量，減少成本。由于型號2和型號3的發(fā)電機投入使用次數(shù)多，功率產(chǎn)生大，所以，建議在使用發(fā)電機的同時備份幾臺。

3 結(jié)束語

本文根據(jù)發(fā)電廠實際情況，考慮到實際生活中不同時段發(fā)電量的余量差異，建立了基于時段變化的余留電量電力生產(chǎn)優(yōu)化模型，根據(jù)不同類型成本的約束條件，將各時段成本作為一個整體研究，得出全局最優(yōu)解，適用性較強。

表2 電廠每日用電需求

參考文獻：

［1］程浩忠，高賜威，馬則良，等.多目標(biāo)電網(wǎng)規(guī)劃的一般最優(yōu)化模型［J］.上海交通大學(xué)學(xué)報，2004（08）：1229-1232，1237.

［2］肖曉偉，肖迪，林錦國，等.多目標(biāo)優(yōu)化問題的研究概述［J］.計算機應(yīng)用研究，2011，28（03）：805-808，827.