摘要：电能是现代社会中最重要、最方便的清洁能源。在工业化逐步提升的今天，电力工业又面临了新的挑战：一是由于燃料费用的上涨以及环保要求的提高，而导致了发电成本迅速增长；二是其投资大、回报周期长，发展中国家的电力工业发展面临着新建、扩建电力系统的庞大资金缺口。这些原因促使着电力系统必须发生新的改革，才能适应如今发展的需求。我国的电力工业中，有75%以上的电能来自于火电厂，并且这一现状会持续很长一段时间。因此，如何改变火电厂机组组合方式，合理分配负荷，对实现节能减排的目标意义重大。

关键词：电力系统 机组组合 负荷分配

1.研究背景

随着能源的日益匮乏与环境的逐渐恶化，节能减排已经成为各国目前所面临的重大任务之一。而我国作为世界上最大的能源消费国，自然也面临着节能降耗与环境保护的双重压力。我国能源战略发展的总方针是”坚持开发与节约并重，把节约放在首位”，自从1998年国家颁布了《中华人民共和国节约能源法》，就标志了我国节能工作已经走上了法制化的道路。

2015年，我国万元生产总值能耗同比减少了5.6%，这样的数字在”十二五”的收官之年确实值得我们欣慰，但是据统计，我国能耗与发达国家平均值仍有1.9倍的差距（解振华），每百万美元能耗是美国的2.3倍，欧盟的4.5倍，日本的8倍。中国能源效率依然较低，正是我们能源综合利用水平低的反应，国家对于工业生产中的电能使用的要求因此也越来越高。尤其在我国经济飞速发展的今天，电能消耗的增长速度远快于能源增长的速度，所以提高我国能源利用率自然乃是当务之急。

电能在我国有着特殊的地位，它被国家列为一种战略性资源，其重要性可见一斑。因此，这也奠定了电力工业的基础地位，它的发展是国民经济以及国家安全的重要保障。然而，在工业化逐步提升的今天，电力工业又面临了新的挑战：一是由于燃料费用的上涨以及环保要求的提高，而导致了发电成本迅速增长；二是其投资大、回报周期长，发展中国家的电力工业发展面临着新建、扩建电力系统的庞大资金缺口。这些原因促使着电力系统必须发生新的改革，才能适应如今发展的需求。

电力系统是由电能的生产、输送、分配和消费的各个环节组成的一个整体，它的基本运行要求有以下4点：（1）保证安全可靠的供电；（2）要有合乎要求的电能质量；（3）要有良好的经济性；（4）尽可能减小对生态环境的有害影响。作为电力系统中最重要的环节，发电厂直接决定着电力系统是否符合以上几点要求。又由于电能的生产、输送和消费是在同一时刻实现的，因此，各个发电厂之间的合理分配以及机组组合显得尤为重要。

2.国内外研究现状

起初，以美国为首的一些西方国家还不相信电力系统经济调度的重大效益，但是通过我们中国国家电网合理规划与调度的实际经验与数据，他们对此已深信不疑，纷纷开始各自国家的电网规划调整。到目前为止，机组组合的研究方法大致有以下几类：

（1）优先顺序法^[1,2]：这种方法来自于实际的调度经验，是将所有的机组按照某种经济指标事先先排列好顺序，然后根据负荷的大小按照这种顺序依次投入机组^[1]。它的优点是实现简单，计算速度快，缺点是有时找不到最优解^[2]，但能满足一般的应用要求，因此目前仍是广泛采用的一种方法。文献^[3]研究了一种新的排序方法在优先顺序法中的应用，文献^[4]将优先顺序法与动态规划法相结合，此方法虽然在经济性上有所提高，但只局限于发电厂内部不考虑输电损耗的情况。

（2）动态规划法^[5,6]：这种方法的核心是首先列举出各种可能的组合状态，然后去除一些不需要考虑的解，从前向后计算每个阶段的可能性以及累计费用，再从最后累计费用最小的状态开始向前依次寻找能够使得累计费用最小的状态，这样就可以得到最经济的组合方式。它的优点是对目标函数没有特定的要求，能够找到最优解，缺点是对于庞大的电力系统机组数量太多，因此计算量很大^[5]，采用近似简化的方法后又不可避免的丢失最优解，使用起来不够灵活^[6]。文献^[7,8]在传统的动态规划法上，通过不同的方法缩小解的范围来提高其运行效率，文献^[9]将动态规划法的迭代策略进行改进，减少了程序的状态观测次数，提高了效率。