低碳環(huán)境下發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型與方法研究.pdf

1、考慮低碳環(huán)境下的碳交易和碳稅政策、權(quán)衡魯棒利潤(rùn)和電價(jià)風(fēng)險(xiǎn)、合理制定含風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電機(jī)組的最優(yōu)調(diào)度方案，以期減少耗煤所排放的二氧化碳、消納風(fēng)電波動(dòng)的影響、降低發(fā)電成本，對(duì)大力推進(jìn)節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的進(jìn)一步提高，具有顯著的理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。然而，極其復(fù)雜的低碳政策、電價(jià)波動(dòng)和風(fēng)電波動(dòng)等因素，以及它們之間的相互作用，導(dǎo)致現(xiàn)有的相關(guān)理論無(wú)法有效研究發(fā)電優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題。為此，本論文研究了低碳環(huán)境下基于成本和利潤(rùn)的機(jī)組組合模型求解策略、

2、考慮碳交易和碳稅的機(jī)組組合建模及求解、計(jì)及魯棒利潤(rùn)和風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值的發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型及求解、風(fēng)場(chǎng)風(fēng)電容量的分配方法、以及含風(fēng)電波動(dòng)和碳交易的機(jī)組組合模型及求解等系列問(wèn)題。
　　論文共分為六章，第一章為緒論，第二章至第五章為主要研究工作，第六章對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)。本文主要研究成果如下:
　　第二章討論了發(fā)電優(yōu)化調(diào)度的基于成本的機(jī)組組合模型和基于利潤(rùn)的機(jī)組組合模型，并研究了兩個(gè)模型的求解策略。首先利用一個(gè)更緊的二階錐松弛方法將兩個(gè)模型的

3、混合整數(shù)二次規(guī)劃形式轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)二階錐規(guī)劃形式。進(jìn)一步，提出二階錐線性化方法將混合整數(shù)二階錐規(guī)劃形式轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)線性規(guī)劃形式。仿真結(jié)果表明，本文所構(gòu)造的混合整數(shù)線性規(guī)劃模型是解決機(jī)組組合問(wèn)題更好的求解策略，能獲得高質(zhì)量的次優(yōu)解。
　　第三章提出考慮碳交易和碳稅的發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型和求解方法，并對(duì)碳交易和碳稅機(jī)制進(jìn)行了比較分析。首先，建立了基于碳交易的發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型，該模型不僅考慮了碳排放配額約束，同時(shí)也考慮了碳排放權(quán)交易;基于

4、分段線性化和二階錐線性化方法，提出一種求解考慮碳交易的發(fā)電優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題的新方法。其次，建立了考慮碳稅的發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型，可分析不同碳稅場(chǎng)景對(duì)發(fā)電商利潤(rùn)和碳排放的影響;利用二階錐線性化方法將考慮碳稅的發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)線性規(guī)劃進(jìn)行求解。最后，從減排效果和抑制需求兩方面對(duì)碳交易和碳稅機(jī)制進(jìn)行了比較分析。
　　10機(jī)組24時(shí)段系統(tǒng)上進(jìn)行仿真計(jì)算，驗(yàn)證了上述模型和方法的有效性。第四章提出計(jì)及條件魯棒利潤(rùn)和碳交易的發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模

5、型和求解方法。首先，考慮電價(jià)波動(dòng)對(duì)發(fā)電商利潤(rùn)的影響，定義條件魯棒利潤(rùn)和最壞情況條件魯棒利潤(rùn)，將基于利潤(rùn)的機(jī)組組合模型拓展到基于條件魯棒利潤(rùn)和最壞情況條件魯棒利潤(rùn)的機(jī)組組合模型。進(jìn)一步，考慮碳交易，建立了計(jì)及條件魯棒利潤(rùn)和碳交易的發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型。借助蒙特卡羅方法模擬電價(jià)場(chǎng)景，將所建模型轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)二階錐規(guī)劃進(jìn)行求解。通過(guò)10機(jī)24時(shí)段系統(tǒng)的算例仿真，驗(yàn)證了所建模型和求解方法的有效性。發(fā)電商可以利用該模型優(yōu)化發(fā)電，平衡利潤(rùn)和風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)碳

6、市場(chǎng)價(jià)格的高低做出相應(yīng)的碳交易策略。
　　第五章提出平抑風(fēng)電波動(dòng)的多風(fēng)場(chǎng)風(fēng)電容量的分配方法，并建立了含風(fēng)電和碳交易的機(jī)組組合模型。首先，運(yùn)用Copula函數(shù)分析了風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速的相關(guān)關(guān)系，并構(gòu)造了適合風(fēng)電場(chǎng)的均值-方差模型優(yōu)化各風(fēng)場(chǎng)風(fēng)電容量的分配。進(jìn)一步，考慮到均值-方差對(duì)參數(shù)靈敏的特點(diǎn)，提出基于魯棒優(yōu)化思想的多風(fēng)場(chǎng)魯棒優(yōu)化模型，并在盒式不確定集和橢球不確定集下將該模型轉(zhuǎn)化為可用內(nèi)點(diǎn)法計(jì)算的線性規(guī)劃模型和二階錐規(guī)劃模型。最后，引入碳總