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

1、電力系統(tǒng)實現(xiàn)一次能源向二次能源的轉換以及電能的輸配和使用，是國民生產(chǎn)中碳排放水平最高的部門之一。低碳經(jīng)濟發(fā)展的壓力以及我國節(jié)能減排相關政策都會給電力行業(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)的運行以及電力供應為核心業(yè)務，在低碳發(fā)展的新的時代背景下，電網(wǎng)企業(yè)的規(guī)劃投資、運行及經(jīng)營核心業(yè)務將面臨著多方面的挑戰(zhàn)與風險。在我國電力工業(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、導好電力系統(tǒng)的規(guī)劃投資工作，維護好電力系統(tǒng)的環(huán)保經(jīng)濟調(diào)度工作，實現(xiàn)好電力系統(tǒng)整體節(jié)能減排目標，發(fā)展好低碳電力工業(yè)對低碳國民生產(chǎn)的支撐作用。這就需要有針對性地分析低碳發(fā)展對電力系統(tǒng)帶來的風險與挑戰(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)略對我國電網(wǎng)企業(yè)核心業(yè)務的影響;圍繞電網(wǎng)企業(yè)的三大核心業(yè)務，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)營策略;最后，構建了我國低碳電力系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展運行機制。
　　首先，從電網(wǎng)企業(yè)角度分析了低碳發(fā)展戰(zhàn)略對我國電力系統(tǒng)的影響，包括對電力系統(tǒng)規(guī)劃、調(diào)度及企業(yè)經(jīng)營的影響?？偟膩砜?，對電力系統(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性特征的低碳電源大規(guī)模并網(wǎng)，系統(tǒng)調(diào)度的目標由過去的安全、經(jīng)濟調(diào)度轉變?yōu)榘踩?、環(huán)保、經(jīng)濟調(diào)

4、度，同時對調(diào)度機構的決策響應能力提出了更高要求。對電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營的影響突出表現(xiàn)在發(fā)揮電網(wǎng)樞紐作用，利用數(shù)據(jù)歸集的優(yōu)勢，以對規(guī)劃、調(diào)度和供電各環(huán)節(jié)的低碳貢獻效果評估為核心，構建與電網(wǎng)公司三大核心業(yè)務相配套的低碳效果評估決策機制，持續(xù)優(yōu)化企業(yè)經(jīng)營策略、改善整個電力系統(tǒng)的碳排放水平，促進整個電力系統(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，能夠為政府部門提供“發(fā)電容量最優(yōu)規(guī)劃容量對照表”，能夠確定不同可再生能源裝機份額時其他常規(guī)電源的裝機份額，為政府部門從總量上控制電源側的裝機規(guī)模提供決策依據(jù);第二階段模型為計及碳排放約束的低碳電網(wǎng)最優(yōu)規(guī)劃模型，通過碳排放量計算模型以及碳排放價格EGARCH預測模型將電源側碳排放的約束進行量化處理，構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函數(shù)，并通過模擬退火智能算法進行求

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)的角度構建了低碳背景下電力系統(tǒng)環(huán)保經(jīng)濟調(diào)度決策模型。構建了包含總燃料成本、污染物（CO2、硫化物、氮化物）排放成本的系統(tǒng)調(diào)度目標函數(shù)，將輸電線損的實際功率平衡和實際功率運行限制作為約束條件;構建變搜索半徑差分進化算法對目標函數(shù)進行求解，通過變搜索半徑的方法對差分進化算法進行全局尋優(yōu)，從而避免了差分進化算法容易陷入局部最優(yōu)陷阱的問題，實現(xiàn)全局最優(yōu)。所

7、構建的電力系統(tǒng)環(huán)保經(jīng)濟調(diào)度決策模型和方法能夠為未來智能調(diào)度平臺提供技術支持。
　　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效果評估為核心的企業(yè)低碳生產(chǎn)經(jīng)營模式。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，結合電力系統(tǒng)規(guī)劃、調(diào)度相關的指標，構建了低碳貢獻效果綜合評估指標體系;引入基于灰色三角白化權函數(shù)的綜合評價方法對電力系統(tǒng)低碳貢獻度進行評

8、估，并提出了電網(wǎng)企業(yè)低碳生產(chǎn)經(jīng)營改進措施。構建的以低碳貢獻效果綜合評價為核心的電網(wǎng)企業(yè)低碳經(jīng)營動態(tài)、閉環(huán)且持續(xù)改進的低碳經(jīng)營機制，能夠為降低整個電力系統(tǒng)碳排放水平提供決策依據(jù)。
　　第五，要想構建一個低碳、高效的電力系統(tǒng)，不僅需要低碳背景下電力系統(tǒng)規(guī)劃與運營的決策方法研究，從理論上進行創(chuàng)新并為各相關市場主體提供決策支持，還需要從制度層面研究與設計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)展的頂層設計。針對我國目前還處于低碳電