基于Walrus算法的多燃料经济调度动态禁区优化策略及其在燃料短缺风险管理中的应用

针对传统经济调度(ED)模型在燃料短缺场景下的不足，研究人员提出动态禁区(DPOZs)框架，结合Walrus优化算法(WaOA)实现多燃料机组实时优化调度。该研究通过10机组系统验证了方法在7种燃料短缺场景下的有效性，显著提升供电安全性与经济性，为能源管理领域提供了创新解决方案。

　　

在能源需求持续增长与燃料供应不稳定的双重挑战下，电力系统的经济调度(ED)面临严峻考验。传统ED模型假设燃料供应充足稳定，但现实情况中，燃料短缺可能导致发电机组被迫停机，进而引发供电危机。尤其对于配备多种燃料选项的发电机组，如何在燃料短缺时动态调整运行策略，成为保障电网安全的关键难题。

研究人员创新性地将动态禁区(DPOZs)概念引入多燃料经济调度领域，开发出能实时响应燃料供应变化的优化框架。该技术通过Walrus优化算法(WaOA)实现，其核心在于根据燃料库存动态调整发电机组的禁区范围——当某种燃料短缺时，系统自动将该燃料对应出力区间设为禁区，并引导机组切换至其他可用燃料的最优运行点。

研究方法主要包含三大技术模块：首先建立多燃料机组的分段成本模型，包含二次函数形式的燃料成本系数α_i、β_i、γ_i；其次设计DPOZs的数学表达，通过公式(7)-(11)实现禁区边界的动态计算；最后采用WaOA进行多目标优化，该算法通过探索、迁移和开发三阶段搜索最优解，其性能经网格搜索法验证优于PSO、TLBO等传统算法。

研究结果部分显示：

1. 算法比较：WaOA在10机组2000MW负荷测试中，以340.49美元/小时的成本优于PSO(341.04)、TLBO(340.65)和GA(342.77)，标准差0.43展现良好稳定性。

2. 单燃料短缺场景：如图5所示，当8号机组燃料1从第2小时开始短缺时，系统自动将98-138MW区间设为禁区，并在第3小时完全切换至燃料2运行，其他机组协同调整出力保证供电。

3. 多燃料短缺场景：图11展示燃料1+2同时短缺的极端情况，系统通过DPOZs约束强制使用燃料3，虽然8号机组出力波动达101MW，但通过其他机组5.4%-45.2%的出力调整维持系统平衡。

4. 全燃料短缺测试：如图17-18所示，19:00后8号机组因燃料耗尽停机，系统通过1-7号机组增量调节(最高45%)实现100%供电保障，成本仅上升13.14%。

与传统ED对比(图19-20)，DPOZs技术在所有测试场景中均实现100%供电保障，而传统方法存在0.4%-3%的供电缺口。成本方面，除全燃料短缺外，其他场景增量控制在1%以内，证实了该方法的经济可行性。

这项研究为多燃料电力系统提供了创新的风险管理工具，其动态禁区技术可扩展至可再生能源并网场景。未来工作将聚焦三方面：整合实际燃料运输延迟数据、结合风光发电的波动特性，以及在实际电厂部署验证。论文成果发表于《Results in Engineering》，为构建弹性电力系统提供了重要技术支撑。