2 電力系統(tǒng)負(fù)荷分配的數(shù)學(xué)模型

在當(dāng)今社會(huì)，環(huán)境問題已經(jīng)成為日益嚴(yán)重并且引起廣泛關(guān)注的社會(huì)問題。保護(hù)環(huán)境是刻不容緩的義務(wù)和責(zé)任。環(huán)境和經(jīng)濟(jì)本身就是兩種相互矛盾的話題，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生產(chǎn)力的提高，用電已經(jīng)成為日常生活必不可少的組成部分，整個(gè)國(guó)家目前已經(jīng)逐步進(jìn)入用電高峰期，但是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，對(duì)環(huán)境卻產(chǎn)生的嚴(yán)重的傷害，我國(guó)的 PM2.5 指數(shù)日益嚴(yán)重，我國(guó)乃至世界已經(jīng)針對(duì)環(huán)境問題進(jìn)行了大量的研究，2050 年前保證低于兩度的溫升已經(jīng)被世界所共識(shí)，所以在保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)保證環(huán)境問題已經(jīng)成為我國(guó)的目前最重要的話題之一。在本章中，針對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)對(duì)環(huán)境影響的問題，全面分析了影響電力系統(tǒng)負(fù)荷分配的各種因素，最終獲得了有關(guān)經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境成本的雙目標(biāo)數(shù)學(xué)模型。

2.1 電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配簡(jiǎn)介

在國(guó)內(nèi)外的學(xué)者中，針對(duì)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配進(jìn)行了大量的研究，但是電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配(Economic Emission Load Dispatch，EELD)卻相對(duì)很少，在前面的電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配國(guó)內(nèi)外的發(fā)展中已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，因此，在近幾年，EELD 已經(jīng)成為熱門話題。所謂的電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配，簡(jiǎn)而言之，就是在電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配的基礎(chǔ)上把環(huán)境問題考慮進(jìn)去，但是這并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問題，因?yàn)槎呤窍嗷ッ艿模槍?duì)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配是指在一個(gè)含有多個(gè)機(jī)組的電力系統(tǒng)中，如何合理分配每個(gè)發(fā)電機(jī)組的功率，以保障所發(fā)同樣的電量而所用的成本最小。但是在發(fā)電過程中，例如火力發(fā)電廠，發(fā)電的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的類似 CO2、SO2、NOX 等污染氣體。所以針對(duì)這樣的問題，在不改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和增加投資的基礎(chǔ)上，僅僅通過對(duì)每臺(tái)機(jī)組功率的合理分配，并保證達(dá)到經(jīng)濟(jì)可允許成本的基礎(chǔ)上達(dá)到減少污染消費(fèi)的目的，這就是電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配的主旨。

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2.2 電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配的數(shù)學(xué)模型的建立

在求取優(yōu)化問題的時(shí)候，首先應(yīng)建立它的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上才能進(jìn)行尋優(yōu)。基本的數(shù)學(xué)模型主要由三部分組成：目標(biāo)函數(shù)、等式約束條件和不等式約束條件。由于求取的是多目標(biāo)優(yōu)化算法，所以這里的目標(biāo)函數(shù)有兩個(gè)：發(fā)電成本和環(huán)境成本。一般來說，對(duì)于一個(gè)發(fā)電成本的確定，需要畫出一個(gè)發(fā)電機(jī)的耗量特性曲線。對(duì)于這條曲線，一般是根據(jù)每臺(tái)發(fā)電機(jī)組的成本，除此之外，還要根據(jù)制造廠商所對(duì)每臺(tái)機(jī)組進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，并根據(jù)實(shí)際情況所繪制出來的。但是，在實(shí)際的發(fā)電電路系統(tǒng)中，會(huì)產(chǎn)生閥點(diǎn)效應(yīng)[61]，所謂的閥點(diǎn)效應(yīng)就是指在于汽輪機(jī)進(jìn)汽閥突然開啟時(shí)出現(xiàn)的拔絲現(xiàn)象，也就是隨著系統(tǒng)中發(fā)電的各個(gè)機(jī)組的發(fā)電功率的逐漸增加，伴隨著發(fā)電機(jī)汽門的開放數(shù)量也隨之增多，當(dāng)前級(jí)的汽門己經(jīng)完全打開時(shí)而后級(jí)汽門剛剛開啟時(shí)會(huì)隨著蒸汽的流通而受到了阻礙節(jié)流現(xiàn)象，就會(huì)產(chǎn)生損失，那么就會(huì)導(dǎo)致耗量增加，在耗量特性用曲線上反映為向上凸起。

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