基于多目标粒子群优化的电力系统负荷分配

2 电力系统负荷分配的数学模型

在当今社会，环境问题已经成为日益严重并且引起广泛关注的社会问题。保护环境是刻不容缓的义务和责任。环境和经济本身就是两种相互矛盾的话题，随着经济的发展，生产力的提高，用电已经成为日常生活必不可少的组成部分，整个国家目前已经逐步进入用电高峰期，但是经济发展的同时，对环境却产生的严重的伤害，我国的 PM2.5 指数日益严重，我国乃至世界已经针对环境问题进行了大量的研究，2050 年前保证低于两度的温升已经被世界所共识，所以在保证经济发展的同时保证环境问题已经成为我国的目前最重要的话题之一。在本章中，针对电力系统发电环节对环境影响的问题，全面分析了影响电力系统负荷分配的各种因素，最终获得了有关经济成本和环境成本的双目标数学模型。

2.1 电力系统环境经济负荷分配简介

在国内外的学者中，针对电力系统经济负荷分配进行了大量的研究，但是电力系统环境经济负荷分配(Economic Emission Load Dispatch，EELD)却相对很少，在前面的电力系统环境经济负荷分配国内外的发展中已经进行了详细的介绍，因此，在近几年，EELD 已经成为热门话题。所谓的电力系统环境经济负荷分配，简而言之，就是在电力系统经济负荷分配的基础上把环境问题考虑进去，但是这并不是一个简单的问题，因为二者是相互矛盾的，针对电力系统经济负荷分配是指在一个含有多个机组的电力系统中，如何合理分配每个发电机组的功率，以保障所发同样的电量而所用的成本最小。但是在发电过程中，例如火力发电厂，发电的同时会产生大量的类似 CO2、SO2、NOX 等污染气体。所以针对这样的问题，在不改变系统结构和增加投资的基础上，仅仅通过对每台机组功率的合理分配，并保证达到经济可允许成本的基础上达到减少污染消费的目的，这就是电力系统环境经济负荷分配的主旨。

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2.2 电力系统环境经济负荷分配的数学模型的建立

在求取优化问题的时候，首先应建立它的数学模型，在此基础上才能进行寻优。基本的数学模型主要由三部分组成：目标函数、等式约束条件和不等式约束条件。由于求取的是多目标优化算法，所以这里的目标函数有两个：发电成本和环境成本。一般来说，对于一个发电成本的确定，需要画出一个发电机的耗量特性曲线。对于这条曲线，一般是根据每台发电机组的成本，除此之外，还要根据制造厂商所对每台机组进行数据记录，并根据实际情况所绘制出来的。但是，在实际的发电电路系统中，会产生阀点效应[61]，所谓的阀点效应就是指在于汽轮机进汽阀突然开启时出现的拔丝现象，也就是随着系统中发电的各个机组的发电功率的逐渐增加，伴随着发电机汽门的开放数量也随之增多，当前级的汽门己经完全打开时而后级汽门刚刚开启时会随着蒸汽的流通而受到了阻碍节流现象，就会产生损失，那么就会导致耗量增加，在耗量特性用曲线上反映为向上凸起。

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