考虑碳排放权与抽蓄调峰的低碳发电调度策略研究

发布时间：2020-06-05 20:18

【摘要】：长期以来我国电源构成中火电装机容量的比重过高,导致电力系统成为我国温室气体排放量最大的行业。因此如何对电力系统进行优化调度以降低电力系统的碳排放水平,实现电力系统的低碳运行,具有重要的理论和现实意义。电力系统的低碳发电调度是电力工业走可持续发展的必由之路,需要在调度模型及算法、低碳减排管理措施与技术手段、提高电网中清洁和可再生能源比例等方面做全方位的考量,协调配合以达到低碳电力的目标。针对如何实现电力系统低碳发电调度,主要进行了如下几方面的研究:采用图论中的最小费用流算法建立了电力系统有功经发、输、变电环节碳排放最小的日前发电调度模型,约束条件中计及网络拓扑约束及网络损耗,将电力系统接线图与网络流图相对应,网络流图中的流量与电力系统有功功率相对应,可直观反映电力生产的碳排放流,对指导低碳发电调度具有实际意义。采用成熟的LINGO11优化软件对调度模型进行求解,收敛速度快,适于求解较大规模实际电力系统的低碳调度问题。经IEEE-6节点系统和实际省级电力系统的日调度算例分析,验证了该模型及算法的可行性和实用性。为了验证碳排放权与发电权交易对低碳减排的促进作用,兼顾考虑碳排放权与发电权交易,在纯火电系统建立了发电侧火电收益最大为目标的交易模型,发电权与碳排放权的初始分配按机组装机容量分配,算例分析验证了发电权交易和碳排放权交易有助于火电系统“上大压小”政策的实施。在吸纳过剩间歇性风电的抽水蓄能机组向火电购买发电权的情况下,建立了火电与抽水蓄能收益最优的交易模型,算例结果验证了火电与吸纳清洁能源的抽水蓄能机组间开展发电权交易可以有效降低系统CO_2排放水平。对来水不足情况下水电向高效火电出售发电权的算例进行了分析,验证了此交易可以减小水电损失,增加火电收益,但系统的碳排放水平有所增加。采用抽水蓄能技术是提高电网吸纳清洁能源的重要手段,因此需要对抽水蓄能的合理容量和运行策略进行研究。提出了采用熵理论、改进主成分分析法及二者相结合的综合评价方法,综合考虑有代表性的评价指标,确定电力系统中抽水蓄能的合理容量,避免了单一指标评判造成的主观性和片面性,使结果更具说服力。通过对实际省级电力系统确定抽水蓄能容量的算例分析,验证了所采用方法的正确性和可行性。提出了网源两级协调储能的策略吸纳大规模清洁能源入网,即在电网侧采用大容量抽水蓄能机组吸纳大规模间歇性清洁能源入网,而在清洁能源的电源侧采用分布式储能或小型抽水蓄能机组吸纳清洁能源入网,对提高电网中清洁能源比例具有重要作用。针对火电为主系统调峰能力不足的问题,提出了扩展水电调峰法对含水火电、风电和抽水蓄能的电力系统进行日前低碳发电调度分析。考虑抽水蓄能机组的可变速运行特性,能更好地发挥系统调峰和吸纳清洁能源的作用,对目前我国没有大型连续可变速抽水蓄能机组运行的现状具有一定的借鉴意义。对实际省级电网在低、高风电渗透率下的负荷进行日前低碳调度分析,验证了扩展水电调峰法的可行性。本文提出的低碳发电调度策略及其分析,对于减少电力系统的温室气体排放,减缓气候变化,促进电力工业与经济社会的可持续发展具有重要的理论和实际意义。
【图文】：

抽水蓄能作用的发挥需要解决两方面问题，一是问题，二是抽水蓄能的调度策略问题。合理地对抽水蓄能机发挥抽蓄机组的作用，对电网吸纳大规模间歇性清洁能源，调度具有重要作用，而适当的抽水蓄能容量是实现这一功能合理的抽水蓄能容量，是电网吸纳大规模清洁和可再生能源水蓄能的容量确定方面，国外的研究不多，文献[70]通过对有效管理确定抽水蓄能的最优容量，通过对可再生能源与抽用将有助于降低发电总成本。国内对抽水蓄能容量的研究主量折扣分析法；容量成本及系统缺电时间概率（Loss of Load线法；调峰容量比法；考虑风电机组容量法；抽水蓄能机组联合运行等方法。[71]通过求取开发容量与电力系统总费用贴现值的曲线，取其为最优开发容量。文献[72]基于抽水蓄能电站的随机运行模拟的容量折扣对其投资效益评估和容量规划的影响来确定抽水献[73]通过计算机模拟的方法，得到系统缺电时间概率（LO

哈尔滨工业大学工学博士学位论文的指导意义。对实际省级电网在低、高风电渗透率下的负荷进行日前低碳调度分析，，以验证扩展水电调峰法的可行性。本文以电力系统低碳发电调度为中心，对实现电力系统低碳调度的策略进行分析，合理组织各章节内容以构成有机的整体，具体研究内容如图 1-2 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM73;X322

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本文编号：2698558