[发明专利]考虑大气环境质量约束的电力系统运行调度方法

说明书

本发明公开了一种考虑大气环境质量约束的电力系统运行调度方法，采用高斯烟羽模型建立了适应电力系统发电调度的燃煤污染物扩散模型，用以刻画燃煤污染物扩散浓度的时空分布。为满足国家环境空气质量标准中对不同污染物项目的浓度限值要求，本发明基于燃煤污染物浓度提出了大气环境质量约束，进而构建了考虑大气环境质量约束的电力系统运行调度方法。通过本发明能够有效改善由电力供给导致的大气环境污染，从而实现电力能源与生态环境的协同发展。

技术领域

本发明属于电力系统运行调度领域，更具体地，涉及一种考虑大气环境质量约束的电力系统运行调度方法。

背景技术

近年来，我国大气环境污染形势严峻，以可吸入颗粒物PM10和细颗粒物PM2.5为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出。全国多个地区接连出现严重的雾霾天气，大范围、长时间、高浓度的大气污染，对人体健康、生态环境和交通安全造成了严重损害，影响人类社会的可持续发展。大量的研究表明，以化石能源为主的能源消费结构是引发现代雾霾污染的根本原因，其中燃煤产生的二氧化硫、氮氧化物、粉尘等是大气污染的主要物理基源之一，对全国PM2.5年均浓度的贡献度约为50％～60％，极大地影响了我国大气环境质量。

鉴于我国以煤电为主的电源结构，电力生产是化石能源消耗的主要过程。因此，在电力工业开展环境保护工作具有十分迫切的现实需求。针对电力生产影响大气环境质量的问题，现有环境经济调度方法均是采用煤电污染物排放总量来度量电力生产对大气环境的影响，通过对污染物排放总量进行惩罚取费得到环境惩罚成本并将其纳入目标函数，或考虑由排放总量与运行成本构成的多目标优化来建立环境经济调度模型。然而，大气环境质量一方面和污染排放总量有关，更确切地，大气环境质量取决于大气中的污染物浓度，而这与大气对污染物的扩散能力是直接相关的。因此，有必要在计及环境影响的发电调度中进一步考虑污染物扩散浓度的时空分布特征。

因此，如何提供一种考虑污染物扩散浓度的时空分布特征，并满足大气环境质量约束的运行调度方法是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种考虑大气环境质量约束的电力系统运行调度方法，由此解决现有电力系统运行调度方法的局限性，并由此带来的大气环境质量恶化的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种考虑大气环境质量约束的电力系统运行调度方法，包括：

基于连续高架点源的高斯烟羽扩散模型，以煤电机组为污染物排放点源，选取负荷中心为采样点，通过Pasquill-Gifford-Turner扩散曲线获得相应的扩散参数，由所述扩散参数建立适应电力系统发电调度的燃煤污染物扩散模型，其中，所述燃煤污染物扩散模型表示由燃煤发电产生的污染物项目在不同空间位置的浓度；

基于所述燃煤污染物扩散模型，并参考国家环境空气质量标准中对于不同污染物项目在预设时间的平均浓度限值，建立大气环境质量约束；

基于所述大气环境质量约束，建立考虑大气环境质量约束的电力系统运行调度模型，由所述电力系统运行调度模型进行电力调度，其中，所述电力系统运行调度模型以最小化电力系统运行成本为目标函数。

优选地，所述高斯烟羽扩散模型为：其中，x轴向取平均风向，指向下风向；y轴向取横侧风向；z轴向取为铅垂方向；C(x,y,z)为采样点的燃煤污染物浓度；(x,y,z)为采样点在烟羽扩散坐标系中的坐标；Q为单位时间排放的污染物质量；v为平均风速；H为有效源高；σ_y为横向大气扩散参数，σ_z为垂直大气扩散参数。

优选地，所述建立适应电力系统发电调度的燃煤污染物扩散模型，包括：