1 引言
隨著電力市場的逐步建立,商業運營已成為我國電力企業改革的主要方向,以“廠網分開,競價上網”為主要內容,以“打破壟斷、引入競爭、提高效率、降低成本、健全電價機制,優化資源配置,促進電力發展,推進全國聯網,構建政府監管下的政企分開,公平競爭,開放有序,健康發展的電力市場體系”為重要目標的電力體制市場化改革已經進入實施階段,并取得了明顯效益[1]。在電力市場運行體制下,各發電公司按電價競爭上網,電力市場交易管理系統根據電價高低確定各個電廠的市場份額,各發電公司可以根據自己的發電份額較為自主地安排廠內機組的發電計劃[2]。此時,如何根據競爭到的發電指標確定廠內機組組合和負荷分配,使電廠機組實現優化調度基礎上的優化運行,以減少總體的能源消耗,對于處于市場化運行的發電廠來說,顯得尤為重要[3]。
2 廠級負荷分配的數學模型
一般負荷分配都以經濟性指標的最優化作為目標,即求得最小煤耗量或燃料量,這種分配方式稱為經濟負荷分配[4]。在確定的機組組合狀態下,考慮電網中各個運行機組的煤耗特性,按經濟特性合理分配各機組所帶負荷,以實現經濟負荷分配,經濟負荷分配問題可以歸結為如何正確地安排系統各機組的發電功率,使得總的燃料消耗量為最少,由于無功功率對燃料消耗量影響很小,因此只考慮有功功率對燃料的影響[5],具體某一時段的經濟負荷分配問題的目標函數與約束條件可以表示為:
式(1)中F 為系統總煤耗量,單位為kJ/h,也可以用與之相當的標準噸煤數來計算,單位為t/h;n 為系統內的機組臺數;PGi為第i 臺機組發出的有功功率,單位為MW;F i(P i) 為第i 臺機組的耗量特性;a i,bi,c i 為第i 臺機組的煤耗系數。公式(2)為機組發電有功功率約束;公式(3)為單臺機組發電有功功率上下限約束。其中,PL 為電網傳輸損失,PD 為電網需求負荷總量。
3 不同優化方法在負荷優化分配中的應用
3.1 動態規劃法
用動態規劃法求解負荷最優分配的問題,每分配給一臺機組作為一個階段i =1,2,…,n,分配給第i臺機組的負荷為決策變量ui(即第i 臺機組的負荷Pi )。而把向第i臺機組分配時,分配者手中掌握的負荷作為狀態變量為X1,X2,Xi,Xn(代表前i臺機組的總負荷)。則:
狀態轉移方程為: Xi+1=Xi+Pi+1
邊界條件: X0=0
最優值函數:前i臺機組總負荷為Xi時總的標準煤耗量
由于基本方程沒有明顯的解析式,因此采用離散造表法進行計算,分為兩大步:順序造表,逆序分配。按照i=1,2,…,n的順序,根據Xi的大小順序,求出與之相對應的和填入相應的表格,在此基礎上是逆序分配,根據給定的xk,由表1按逆序方向求出與之相對應的所有 的值。遞推公式計算匯總表如表1所示。