電網(wǎng)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，近年來，由于我國經(jīng)濟(jì)和人民生活水平高速發(fā)展，電網(wǎng)的日負(fù)荷峰谷差日益加劇，調(diào)峰矛盾也日益尖銳。傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)主要由電網(wǎng)中的火電機(jī)組承擔(dān)，如火電機(jī)組的起停調(diào)峰、深度調(diào)峰和低負(fù)荷調(diào)峰等。而這些調(diào)峰方式造成火電機(jī)組負(fù)載頻繁的大幅度波動(dòng)，降低了火電機(jī)組的可利用小時(shí)數(shù)和發(fā)電效率，增加了污染物的排放量，進(jìn)而降低了電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

水電是一種可再生的清潔能源，水電參與電網(wǎng)調(diào)峰具有諸多優(yōu)點(diǎn)，在近年來的電網(wǎng)規(guī)劃中扮演著重要的角色。隨著高效安全、清潔低碳的能源利用理念深入人心，許多水利豐富的地方因地制宜地建立了一定規(guī)模的抽水蓄能電站，在緩解了調(diào)峰任務(wù)的同時(shí)，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

抽水蓄能電站可以為電網(wǎng)提供靈活的調(diào)峰電能：在電網(wǎng)谷荷時(shí)段，下水庫利用多余的電能抽水至上水庫蓄能；在電網(wǎng)峰荷時(shí)段，上水庫再利用谷荷時(shí)段儲(chǔ)存的水發(fā)電。通過循環(huán)利用水勢(shì)能與電能的轉(zhuǎn)換，將電網(wǎng)谷荷期的多余電能轉(zhuǎn)移到電網(wǎng)峰荷期的缺額電能。抽水蓄能電站具有起停靈活、負(fù)荷跟蹤能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能為電網(wǎng)提供調(diào)頻、調(diào)相、事故備用、黑起動(dòng)等多種功能。

• 有學(xué)者建立了以負(fù)荷峰谷差和日峰荷值最小為多目標(biāo)函數(shù)的削峰填谷優(yōu)化模型，雖然對(duì)負(fù)荷整體波動(dòng)性進(jìn)行了優(yōu)化，但局部的負(fù)荷波動(dòng)無法解決。
• 有學(xué)者以電網(wǎng)余荷方差最小為目標(biāo)建立梯級(jí)水電站調(diào)峰出力模型，進(jìn)而優(yōu)化了火電機(jī)組的出力，但沒有考慮對(duì)水能的充分利用以及棄水現(xiàn)象的發(fā)生。
• 有學(xué)者建立了抽水蓄能電站與水火電聯(lián)合調(diào)度的優(yōu)化模型，增加了抽水蓄能電站的出力，減少了棄水量，但并沒有考慮水電對(duì)電網(wǎng)的調(diào)峰作用和火電機(jī)組的運(yùn)行狀況。
• 有學(xué)者在水火電調(diào)度模型中，綜合考慮了環(huán)境保護(hù)、發(fā)電成本和充分利用水電的問題，但沒有考慮實(shí)際工程應(yīng)用中，水電的多約束、對(duì)抽水蓄能電站的充分利用和減緩火電機(jī)組出力波動(dòng)的問題。
• 有學(xué)者采用權(quán)重系數(shù)法處理多目標(biāo)優(yōu)化問題，但該方法得到的最優(yōu)解較依賴于決策者的個(gè)人偏好，易受主觀和各單目標(biāo)函數(shù)的數(shù)量級(jí)、量綱的影響。
• 有學(xué)者采用Pareto最優(yōu)方法處理電力系統(tǒng)節(jié)能調(diào)度工作中日負(fù)荷分配的多目標(biāo)問題，但求得Pareto最優(yōu)解集后還需要制定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)解集中的每個(gè)非劣解進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)而獲得滿足決策者目的的最終解，過程復(fù)雜且較依賴算法的先進(jìn)性，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的選擇也對(duì)最終解的影響較大。
• 有學(xué)者采用模糊優(yōu)化方法對(duì)水電調(diào)度進(jìn)行了優(yōu)化，但考慮的目標(biāo)函數(shù)和約束都較為簡(jiǎn)單，不符合實(shí)際工程需求。

本文在上述文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，采用多目標(biāo)模糊優(yōu)化的方法來解決抽水蓄能電站與水火電聯(lián)合調(diào)度策略的問題，并改進(jìn)了抽水蓄能、水、火電站調(diào)峰出力的優(yōu)化模型：①為減少火電機(jī)組的出力波動(dòng)，以電網(wǎng)余荷方差最小和水電利用率最大為多目標(biāo)函數(shù)，對(duì)抽水蓄能機(jī)組和水電機(jī)組出力進(jìn)行優(yōu)化；②以機(jī)組出力方差最小和煤耗量最低為多目標(biāo)函數(shù)，對(duì)火電機(jī)組出力進(jìn)行優(yōu)化，以滿足日負(fù)荷平衡的要求。

結(jié)論

本文通過兩步優(yōu)化的框架，先以余荷方差最小和水電出力最大為多目標(biāo)函數(shù)，對(duì)抽水蓄能電站和水電站調(diào)峰出力進(jìn)行了優(yōu)化；再在此基礎(chǔ)上對(duì)火電機(jī)組出力進(jìn)行優(yōu)化，考慮火電機(jī)組出力波動(dòng)的幅度最小的同時(shí)，兼顧煤耗量最低。并且對(duì)每個(gè)單目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建了相應(yīng)的模糊隸屬度函數(shù)，再運(yùn)用模糊優(yōu)化的方法對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化問題進(jìn)行處理計(jì)算。

通過仿真結(jié)果表明：

• ①本文所提出的抽水蓄能電站和水電站多目標(biāo)調(diào)峰優(yōu)化模型相較于現(xiàn)有的水電調(diào)度模型，兼顧了對(duì)水能的充分利用以及對(duì)水電靈活調(diào)峰能力的利用；
• ②所提出的火電機(jī)組調(diào)峰出力優(yōu)化模型，在減少了機(jī)組煤耗量、降低發(fā)電成本的同時(shí)，降低了各火電機(jī)組出力的波動(dòng)幅度，減少了起停調(diào)峰和深度調(diào)峰的次數(shù)，提高了系統(tǒng)發(fā)電的安全性與經(jīng)濟(jì)性；
• ③所采用的多目標(biāo)模糊優(yōu)化方法在含有多約束、多目標(biāo)函數(shù)電網(wǎng)調(diào)峰工程中有很好的適應(yīng)性。

仿真結(jié)果表明，本文所提模型和方法是合理的，且具有一定的實(shí)用性。