[發(fā)明專利]考慮大氣環(huán)境質(zhì)量約束的電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810576119.1
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108767849B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 婁素華;呂夢璇;吳耀武;王永燦
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發(fā)明公開了一種考慮大氣環(huán)境質(zhì)量約束的電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度方法，采用高斯煙羽模型建立了適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)電調(diào)度的燃煤污染物擴(kuò)散模型，用以刻畫燃煤污染物擴(kuò)散濃度的時空分布。為滿足國家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中對不同污染物項(xiàng)目的濃度限值要求，本發(fā)明基于燃煤污染物濃度提出了大氣環(huán)境質(zhì)量約束，進(jìn)而構(gòu)建了考慮大氣環(huán)境質(zhì)量約束的電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度方法。通過本發(fā)明能夠有效改善由電力供給導(dǎo)致的大氣環(huán)境污染，從而實(shí)現(xiàn)電力能源與生態(tài)環(huán)境的協(xié)同發(fā)展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度領(lǐng)域，更具體地，涉及一種考慮大氣環(huán)境質(zhì)量約束的電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度方法。

背景技術(shù)

近年來，我國大氣環(huán)境污染形勢嚴(yán)峻，以可吸入顆粒物PM10和細(xì)顆粒物PM2.5為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問題日益突出。全國多個地區(qū)接連出現(xiàn)嚴(yán)重的霧霾天氣，大范圍、長時間、高濃度的大氣污染，對人體健康、生態(tài)環(huán)境和交通安全造成了嚴(yán)重?fù)p害，影響人類社會的可持續(xù)發(fā)展。大量的研究表明，以化石能源為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)是引發(fā)現(xiàn)代霧霾污染的根本原因，其中燃煤產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物、粉塵等是大氣污染的主要物理基源之一，對全國PM2.5年均濃度的貢獻(xiàn)度約為50％～60％，極大地影響了我國大氣環(huán)境質(zhì)量。

鑒于我國以煤電為主的電源結(jié)構(gòu)，電力生產(chǎn)是化石能源消耗的主要過程。因此，在電力工業(yè)開展環(huán)境保護(hù)工作具有十分迫切的現(xiàn)實(shí)需求。針對電力生產(chǎn)影響大氣環(huán)境質(zhì)量的問題，現(xiàn)有環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法均是采用煤電污染物排放總量來度量電力生產(chǎn)對大氣環(huán)境的影響，通過對污染物排放總量進(jìn)行懲罰取費(fèi)得到環(huán)境懲罰成本并將其納入目標(biāo)函數(shù)，或考慮由排放總量與運(yùn)行成本構(gòu)成的多目標(biāo)優(yōu)化來建立環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。然而，大氣環(huán)境質(zhì)量一方面和污染排放總量有關(guān)，更確切地，大氣環(huán)境質(zhì)量取決于大氣中的污染物濃度，而這與大氣對污染物的擴(kuò)散能力是直接相關(guān)的。因此，有必要在計及環(huán)境影響的發(fā)電調(diào)度中進(jìn)一步考慮污染物擴(kuò)散濃度的時空分布特征。

因此，如何提供一種考慮污染物擴(kuò)散濃度的時空分布特征，并滿足大氣環(huán)境質(zhì)量約束的運(yùn)行調(diào)度方法是目前亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種考慮大氣環(huán)境質(zhì)量約束的電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度方法，由此解決現(xiàn)有電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度方法的局限性，并由此帶來的大氣環(huán)境質(zhì)量惡化的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種考慮大氣環(huán)境質(zhì)量約束的電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度方法，包括：

基于連續(xù)高架點(diǎn)源的高斯煙羽擴(kuò)散模型，以煤電機(jī)組為污染物排放點(diǎn)源，選取負(fù)荷中心為采樣點(diǎn)，通過Pasquill-Gifford-Turner擴(kuò)散曲線獲得相應(yīng)的擴(kuò)散參數(shù)，由所述擴(kuò)散參數(shù)建立適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)電調(diào)度的燃煤污染物擴(kuò)散模型，其中，所述燃煤污染物擴(kuò)散模型表示由燃煤發(fā)電產(chǎn)生的污染物項(xiàng)目在不同空間位置的濃度；

基于所述燃煤污染物擴(kuò)散模型，并參考國家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中對于不同污染物項(xiàng)目在預(yù)設(shè)時間的平均濃度限值，建立大氣環(huán)境質(zhì)量約束；

基于所述大氣環(huán)境質(zhì)量約束，建立考慮大氣環(huán)境質(zhì)量約束的電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度模型，由所述電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度模型進(jìn)行電力調(diào)度，其中，所述電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度模型以最小化電力系統(tǒng)運(yùn)行成本為目標(biāo)函數(shù)。

優(yōu)選地，所述高斯煙羽擴(kuò)散模型為：其中，x軸向取平均風(fēng)向，指向下風(fēng)向；y軸向取橫側(cè)風(fēng)向；z軸向取為鉛垂方向；C(x,y,z)為采樣點(diǎn)的燃煤污染物濃度；(x,y,z)為采樣點(diǎn)在煙羽擴(kuò)散坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；Q為單位時間排放的污染物質(zhì)量；v為平均風(fēng)速；H為有效源高；σ_y為橫向大氣擴(kuò)散參數(shù)，σ_z為垂直大氣擴(kuò)散參數(shù)。

優(yōu)選地，所述建立適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)電調(diào)度的燃煤污染物擴(kuò)散模型，包括：