低碳背景下電力系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)營(yíng)模式及決策方法研究.pdf

1、電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一次能源向二次能源的轉(zhuǎn)換以及電能的輸配和使用，是國(guó)民生產(chǎn)中碳排放水平最高的部門之一。低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的壓力以及我國(guó)節(jié)能減排相關(guān)政策都會(huì)給電力行業(yè)的發(fā)展帶來諸多挑戰(zhàn)。作為電力系統(tǒng)中連接電力生產(chǎn)與電力使用的樞紐，電網(wǎng)企業(yè)以電網(wǎng)的規(guī)劃投資、電力系統(tǒng)的運(yùn)行以及電力供應(yīng)為核心業(yè)務(wù)，在低碳發(fā)展的新的時(shí)代背景下，電網(wǎng)企業(yè)的規(guī)劃投資、運(yùn)行及經(jīng)營(yíng)核心業(yè)務(wù)將面臨著多方面的挑戰(zhàn)與風(fēng)險(xiǎn)。在我國(guó)電力工業(yè)低碳發(fā)展背景下，電網(wǎng)企業(yè)還需要發(fā)揮自身的樞紐作用，引

2、導(dǎo)好電力系統(tǒng)的規(guī)劃投資工作，維護(hù)好電力系統(tǒng)的環(huán)保經(jīng)濟(jì)調(diào)度工作，實(shí)現(xiàn)好電力系統(tǒng)整體節(jié)能減排目標(biāo)，發(fā)展好低碳電力工業(yè)對(duì)低碳國(guó)民生產(chǎn)的支撐作用。這就需要有針對(duì)性地分析低碳發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)帶來的風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)，從而提出有效的解決方案。本文的研究從電網(wǎng)企業(yè)的視角出發(fā)，分析了低碳發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)我國(guó)電網(wǎng)企業(yè)核心業(yè)務(wù)的影響;圍繞電網(wǎng)企業(yè)的三大核心業(yè)務(wù)，分別研究了低碳背景下電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃投資決策模型及方法、低碳背景下電力系統(tǒng)環(huán)保經(jīng)濟(jì)調(diào)度決策模型及方法、低碳背景下

3、電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營(yíng)策略;最后，構(gòu)建了我國(guó)低碳電力系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展運(yùn)行機(jī)制。
　　首先，從電網(wǎng)企業(yè)角度分析了低碳發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)的影響，包括對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃、調(diào)度及企業(yè)經(jīng)營(yíng)的影響?？偟膩砜矗瑢?duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃的影響突出表現(xiàn)在可再生能源無序投資，隨著電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃職能的弱化，電源電網(wǎng)規(guī)劃決策缺乏協(xié)調(diào)的問題突出。對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度的影響則突出表現(xiàn)在具有間歇性和波動(dòng)性特征的低碳電源大規(guī)模并網(wǎng)，系統(tǒng)調(diào)度的目標(biāo)由過去的安全、經(jīng)濟(jì)調(diào)度轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩?、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)調(diào)

4、度，同時(shí)對(duì)調(diào)度機(jī)構(gòu)的決策響應(yīng)能力提出了更高要求。對(duì)電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營(yíng)的影響突出表現(xiàn)在發(fā)揮電網(wǎng)樞紐作用，利用數(shù)據(jù)歸集的優(yōu)勢(shì)，以對(duì)規(guī)劃、調(diào)度和供電各環(huán)節(jié)的低碳貢獻(xiàn)效果評(píng)估為核心，構(gòu)建與電網(wǎng)公司三大核心業(yè)務(wù)相配套的低碳效果評(píng)估決策機(jī)制，持續(xù)優(yōu)化企業(yè)經(jīng)營(yíng)策略、改善整個(gè)電力系統(tǒng)的碳排放水平，促進(jìn)整個(gè)電力系統(tǒng)的低碳可持續(xù)發(fā)展。
　　其次，從電網(wǎng)企業(yè)的角度構(gòu)建了低碳背景下電源電網(wǎng)兩階段協(xié)調(diào)規(guī)劃投資模型。第一階段模型為低碳背景下考慮可再生能源并網(wǎng)的發(fā)電

5、容量投資組合優(yōu)化模型，能夠?yàn)檎块T提供“發(fā)電容量最優(yōu)規(guī)劃容量對(duì)照表”，能夠確定不同可再生能源裝機(jī)份額時(shí)其他常規(guī)電源的裝機(jī)份額，為政府部門從總量上控制電源側(cè)的裝機(jī)規(guī)模提供決策依據(jù);第二階段模型為計(jì)及碳排放約束的低碳電網(wǎng)最優(yōu)規(guī)劃模型，通過碳排放量計(jì)算模型以及碳排放價(jià)格EGARCH預(yù)測(cè)模型將電源側(cè)碳排放的約束進(jìn)行量化處理，構(gòu)建了綜合考慮輸電線路投資成本、輸電線損成本、發(fā)電成本以及碳排放成本的投資成本最小目標(biāo)函數(shù)，并通過模擬退火智能算法進(jìn)行求

6、解，通過政府部門的整合，最終形成低碳電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃最優(yōu)方案。
　　第三，從電網(wǎng)企業(yè)的角度構(gòu)建了低碳背景下電力系統(tǒng)環(huán)保經(jīng)濟(jì)調(diào)度決策模型。構(gòu)建了包含總?cè)剂铣杀?、污染物（CO2、硫化物、氮化物）排放成本的系統(tǒng)調(diào)度目標(biāo)函數(shù)，將輸電線損的實(shí)際功率平衡和實(shí)際功率運(yùn)行限制作為約束條件;構(gòu)建變搜索半徑差分進(jìn)化算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，通過變搜索半徑的方法對(duì)差分進(jìn)化算法進(jìn)行全局尋優(yōu)，從而避免了差分進(jìn)化算法容易陷入局部最優(yōu)陷阱的問題，實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)。所

7、構(gòu)建的電力系統(tǒng)環(huán)保經(jīng)濟(jì)調(diào)度決策模型和方法能夠?yàn)槲磥碇悄苷{(diào)度平臺(tái)提供技術(shù)支持。
　　第四，從電網(wǎng)企業(yè)的角度研究了低碳背景下以低碳貢獻(xiàn)效果評(píng)估為核心的企業(yè)低碳生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式。作為連接發(fā)電環(huán)節(jié)和用電環(huán)節(jié)的樞紐，電力系統(tǒng)發(fā)電、調(diào)度和用電數(shù)據(jù)都在電網(wǎng)公司歸集，本部分根據(jù)電網(wǎng)公司在電力系統(tǒng)低碳發(fā)展中的核心作用，結(jié)合電力系統(tǒng)規(guī)劃、調(diào)度相關(guān)的指標(biāo)，構(gòu)建了低碳貢獻(xiàn)效果綜合評(píng)估指標(biāo)體系;引入基于灰色三角白化權(quán)函數(shù)的綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)電力系統(tǒng)低碳貢獻(xiàn)度進(jìn)行評(píng)

8、估，并提出了電網(wǎng)企業(yè)低碳生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)改進(jìn)措施。構(gòu)建的以低碳貢獻(xiàn)效果綜合評(píng)價(jià)為核心的電網(wǎng)企業(yè)低碳經(jīng)營(yíng)動(dòng)態(tài)、閉環(huán)且持續(xù)改進(jìn)的低碳經(jīng)營(yíng)機(jī)制，能夠?yàn)榻档驼麄€(gè)電力系統(tǒng)碳排放水平提供決策依據(jù)。
　　第五，要想構(gòu)建一個(gè)低碳、高效的電力系統(tǒng)，不僅需要低碳背景下電力系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)營(yíng)的決策方法研究，從理論上進(jìn)行創(chuàng)新并為各相關(guān)市場(chǎng)主體提供決策支持，還需要從制度層面研究與設(shè)計(jì)保障低碳背景下電源電網(wǎng)協(xié)調(diào)規(guī)劃、低碳調(diào)度可持續(xù)發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)。針對(duì)我國(guó)目前還處于低碳電