基于多目标粒子群优化的电力系统负荷分配

1 绪论

1.1 引言

电力系统负荷分配是一种主要基于电力系统规划和运行调度的电力系统优化问题。负荷分配的目的是在满足功率负荷以及运行等式和不等式约束条件的前提下，使发电成本达到最小化。通过这种方式对于提高电力系统运行的经济性和稳定性都具有举足轻重和至关重要的意义。

如今，随着经济的发展，环境问题已经是一个引起世界普遍关注的问题。电力系统引起的环境问题已经和电力系统的安全、优质、经济并驾齐驱。保护环境已经变成了全世界每个国家每个企业甚至每个个人的义无反顾的社会责任。由于我国改革开放以来经济的快速和迅猛的发展,每家每户对电能的需求量在逐年显著的增加，因此全国目前正在面临着一个用电的紧张期和高峰期。

为了减缓和解决这种用电紧张的格局,各类电力行业(例如，火电，水电，核电等)得到了迅猛发展，尤其是大量的电厂正拔地而起。但是这对环境问题造成了很大的困扰，环境控制和社会发展这两种矛盾日益突显[1]，这严重违反了我国的可持续发展战略方针，使我国正面临着异常严峻环境形势，雾霾问题深深的困扰着每个人。为了改变这种越富裕越污染的现状，人们进行了大量的研究，国家出台的节能减排就是缓解这对突出矛盾的重要手段之一。

通过利用和改进先进的技术来改造和改进那些有着高耗能、高污染的企业，并且坚决淘汰落后生产力，坚定不移地走生产进步、生活富饶、生态优良的“三生文明”发展之路[2]。根据节能减排的思想，最优化问题也被引入电力系统中来，因为经济与环境如何平衡，仍然是一个艰巨的任务。将最优化问题与电力系统经济环境负荷(EELD)的完美结合[3]，真正达到节能减排的目的。

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1.2 电力系统负荷分配问题的背景和发展现状

电力系统的基本要求是在保证安全、优质、可靠的前提下，保证利益的最大化。提高电力系统经济负荷分配就是提高发电的高产能，合理分配功率，使损耗最小，经济性最大。电力系统经济负荷分配(Economic Load Dispatch, ELD)作为电力系统经济调度中最重要研究领域之一，一直以来都深受广大学者和专家们的重视和青睐。然而近年来，由于像火力发电厂这种在发电过程中煤炭燃烧所产生的 NOx 和 SO2 等气体的排放，环保问题日益突出，因此，环境问题越来越受到人们和各个国家领导人的关注和重视。很多学者发现，仅仅关注经济而忽略环境这是一个严重的错误，于是所谓的环境经济负荷分配(Emission Economic Load Dispatch，EELD)问题就应运而生了。

它的基本理念就是：在即不改变系统现状并且又要满足系统等式和不等式约束条件的情况下，再考虑发电燃料成本或者在使发电成本在允许的范围内的情况下，使环境污染成本控制到最低。它已成为电力系统研究的热点问题。电力系统环境经济负荷分配将电力系统中的发电厂的发电成本和发电过程中污染控制成本一起进行优化，这已经成为了一个最经典的多目标优化问题[3]。将优化的多目标粒子群算法(MOPSO)完美地应用到电力系统环境经济负荷分配(EELD)中，可以有效地解决电力系统发电成本和环境治理成本这一对相互矛盾的问题。

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