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电网供电能源节能减排规划分析

 论文栏目:能源节能论文     更新时间:2018/6/7 10:57:03   

摘要:对电网供电能源节能减排规划,能够有效改善供电能源消耗问题。在碳排放峰值约束下对供电能源的节能规划,需要对电网任务进行排序,得到电网系统的总能量消耗最优值,完成电网供电能源的节能减排规划。传统方法给出电力机组负载供电的状态,得到电网可再生能源功率,但忽略了获取电网能量消耗最优值,导致节能规划效果不理想。提出基于TSE-EA的电网供电能源节能减排规划方法。将电网全部的电力机组按区域进行划分,对其所配备的发电机依据能耗大小进行排序,促使区域内发电机运行的功率和其负荷的电力需求相平衡,得到各个发电机任务获取其最优效用能耗比的运行速度,对各个区域全部的发电机任务进行排序,得到电网系统的总能量消耗最优值,由此实现了电网供电能源节能最优规划。实验结果证明,所提方法节能减排规划效果好,为更好地安排电网运行方式提供了可行的依据。

关键词:电网供电;能源规划;节能减排

1引言

为了更好地创建社会环境,在“十一个五年规划纲要”中将“发展循环经济”、“资源节约型”今后五年规划的核心发展目标为“加快建设资源节约型、环境友好型社会”[1~3]。在建设中起到非常重要作用的是电网供电能源节能减排规划的应用。电网节能减排规划指的是以充分保障电力稳定为前提,以节能、经济的原则为依据,优先利用电网调度可再生发电资源,能够做到最大限度地减少能源、资源的消耗以及污染物的排放[4~6]。中国计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值,为确保能够实现这一目标。在碳排放峰值约束下,需要进行电网供电能源节能减排规划,但是在实际进行节能减排规划时,相对于大多数的节能减排规划方法,均无法计算出电网系统的总能量消耗最优值,致使其对电网供电能源节能减排规划的实施陷入了瓶颈。在这种情况下,电网供电能源节能减排规划问题已经成为了电力领域发展的主要阻碍,这引起了专家以及学者的重视[7]。在碳排放峰值约束下,关于电网供电能源节能减排规划的研究有很多,其相对研究也出现了一定的成果。文献[8]先利用近似动态规划方法给出电力机组负载需求的峰均比,设计电网供电能源节能减排规划方案,利用该方案进行电网供电能源节能减排规划。该方法可以有效地对电力机组排序进行约束,但是采用当前方法进行电网供电能源节能减排规划时,无法计算出电网系统的总能量消耗最优值,存在电网供电能源节能减排规划精度低的问题。文献[9]先给出影响电网供电能源规划的主要因素,采用队列加权的方法获取电网供电能源规划的约束条件,计算出电网供电能源规划目标函数,由此进行电网供电能源节能减排规划。该方法可以有效地释放及回收电力机组的空闲时间,但无法区分发电任务的非临界区和临界区的运行速度。文献[10]给出电力机组负载供电的状态,得到电网可再生能源功率,获取其功率输出预测的不确定性,由此进行电网供电能源节能减排规划。该方法可以精确地计算所有发电机组非临界区的静态运行速度,但无法有效地给出发电机组的空闲时间。根据以上问题,提出一种基于TSEEA的电网供电能源节能减排规划方法。仿真证明,所提方法节能减排规划效果好,为更好地安排电网运行方式提供了可行的依据。

2电网供电能源节能减排规划系统原理

对电网供电能源节能减排的规划,先给出电网发电机排序的约束条件,描述各个发电机正负最大功率范围内的连续变化状态,计算出电力系统中全部发电机总能耗最小的最佳功率,动态回收发电机空闲时间,得到各个发电机组发电任务的优先级,以此为依据进行电网供电能源节能减排规划。具体的步骤如下详述。

3电网供电能源节能减排优化规划

发电机运行功率和其负荷需求平衡性的计算在碳排放峰值约束下,为了更好地提升电网供电能源节能优化规划的精度,先要利用TSEEA对电网中全部的电力机组进行划分,在划分区域内对其所配置的发电机按能耗大小进行排序,促使区域内发电机运行的功率尽可能满足其负荷的电力需求。具体的步骤如下详述:假设,由pGi代表第i分区所属机组的总输出有功电力,i代表各个分区编号,pLi代表各个分区内的负荷有功需求,m'juip代表第i分区内与电网外的其它区域交换的有功电力之和,则利用式(7)将电网中全部的电力机组进行划分基于调整的电网供电能源节能优化规划在进行电网供电能源节能优化规划过程中,以取的区域内发电机运行功率和区域内负荷电力需求间的平衡条件X'wery为依据,描述系统功耗,得到各个发电机任务获取其最优效用能耗比的运行速度,并依据静态优先级对各个区域全部的发电机任务进行排序,计算出电网系统所有能源的利用率,得到电网系统的总能量消耗最优值,由此进行电网供电能源节能减排规划。具体的步骤如下详述假设,由ω'sgjp代表电力机组最大执行频率下的运行时间,μ'gtyu代表发电机组的任务数量,ι'huip代表发动机的功耗类型,则以3.1节获取的X'wery代表的区域内发电机运行功率和区域内负荷电力需求间的平衡条件为依据,利用式(11)描述系统功耗.

4仿真证明

为了证明提出的基于TSEEA方法进行电网供电能源节能减排规划有效性需要进行一次实验。在Windows7的环境下搭建电网供电能源节能减排规划仿真平台。实验数据来源于2010年某城市电网的夏季峰荷分布数据集,在该数据集中包含920个样本数据,对样本数据进行划分,将其中480个数据作为训练数据,其余440个数据作为测试数据。实验环境为Intel(R)Core(TM)i52.5GHzCPU和4GB内存。实验中发电机组共10台,备用机组共30台,使用的机组最大有功输出为2698MW,而机组的实际有功输出为3498MW。

4.1评价指标的设定

在实验过程中,为了能够验证提出的基于TSEEA方法进行电网供电能源节能减排规划的性能,将实验分为两个阶段。实验的第一个阶段将节能性作为评价指标来定义所提出的方法,然后对电网供电能源节能减排的精度进行定义。实验的第二个阶段,将文献[10]方法作为对比方法进行共同的对比与分析,这是为了能够增加实验的全面性与公正性,从能源利用率和能源负载均衡性这两方面来定义不同方法进行电网供电能源节能减排规划的质量。假设,由Ι'hu代表蓄能机组容量,σ'koi代表机组启动费用,ι'lpk代表电力总成本最小,则利用式(16)计算能源节能减排规划的节能性。

4.2所提方法规划节能性测试

利用所提方法进行电网供电能源节能减排规划实验,测试所提方法进行电网供电能源节能减排规划的节能性,测试结果见图1。由图1的仿真结果可以看出,在所提的方法上进行电网供电能源节能减排规划可以通过设定电网能耗分区排序节能发电规划方案来实现对电网供电能源的节能减排规划,有效地满足了电网供电能源节能减排规划对其规划精度的需求。

4.3不同节能方法效果对比

利用文献[10]以及所提的方法对电网进行供电能源节能减排规划的实验,对比不同方法进行电网供电能源节能减排规划的能源利用率和电网供电能源负载均衡性,对比结果见图2和图3。

5结束语

为了应对日益严峻的能源与环境形势,更好地促进我国碳排放早日到达峰值,在碳排放峰值约束下,提出一种基于TSEEA的电网供电能源节能减排规划方法。该方法利用TSEEA计算出电网系统所有能源的利用率,依据计算的结果实现电网供电能源节能减排规划。仿真证明,所提方法节能减排规划效果好,为更好地安排电网运行方式提供了可行的依据。

作者:吴俊利 兰洲 张笑弟 张哲任 单位:国家电网浙江省电力经济技术研究院

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