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含风电系统低碳经济调度

摘要:传统能源的开发与消费对环境的影响越来越受到了人们的关注,现如今更多人倡导低碳出行、低碳经济,那么可再生的清洁能源开发就符合低碳发展的需求。因此作为具有强大竞争力的风电能源,在近几年得到了非常大的开发,极大地促进了电力的低碳化发展。为了使得碳排放转化成为具有经济价值的可调度资源,就需要在低碳经济调度目标的建立中加入碳交易。为应对各种不良的影响,在经济调度的目标中需要引入旋转备用补偿成本和负效率运行补偿成本,并且需要构建一种新的低碳经济调度模型,以实现电能生产的经济性和低碳性,以此更好的促进低碳经济的发展。

关键词:碳交易;低碳经济调度;风力发电

在“十二五”规划纲要中已经将温室气体的排放指标纳入五年计划,说明国家非常重视温室气体排放的把控。因此,碳作为温室气体的主要元素之一,同时也是电力行业作为碳排放的主要来源之一,很明显存在着非常大的优化空间,低碳电力对于低碳经济和电力的可持续发展具有非常重要的意义。因此,风电作为可再生能源的清洁能源,在低碳经济发展的时代得到了更多的应用与推广。然而,在传统的电力调度模型中,并未考虑到碳排放以及碳排放对环境所产生的影响问题,所以需要构建全新的电力经济调度模型,以实现低碳与经济的协调化和多问题单目标化。这种新型的经济调度模型充分考虑了风电的不稳定性,更好地使系统在安全的约束条件下实现低碳经济调度目标。

一、含风电系统的低碳经济调度模型

1.概述

系统排放最小和发电成本最小是含风电系统的低碳经济调度模型中的两个调度目标。在这个含风电系统的低碳经济调度模型的构建中,对新型低碳经济调度目标需要考虑到电能生产的经济性和系统排放的低碳性,将多目标问题进行单一化,以此简化优算的过程,使其在简化之后也能够达到更加方便快捷、精确的结果。以经济性和低碳性作为出发点考虑电能的生产与开发,提高碳的利用效率和降低碳的排放量,促进低碳经济的发展。与此同时,还要考虑到风电出力的随机性,故需要相关的专业模型,表示出其中的约束条件,更好地解决风电出力随机性的问题。

2.基于碳交易的系统低碳调度目标

(1)系统低碳化目标

就我国现有的电源结构和发电技术来看,在短期内能够控制电力二氧化碳排放最有效的方法之一,就是使用电力调度的方法。风能属于可持续发展和可循环使用的清洁能源,使用风力发电就不会产生碳的排放。所以对于含风电的系统来说,主要会产生碳的排放就是内含的常规发电机组,这样一来,那么系统的碳排放量最小化的目标用公示就表示为,其中研究周期时段数目为T,常规发电机组数目为N。

(2)碳交易的引入及分配原则

碳交易是为减少碳的排放量而建立起的一种碳交易机制,这是通过在合法允许的情况下进行的碳排放权的买卖。这也是政府在对碳排放总量的严格把控下将碳的排放权合理地分配到各个排放源,若是各个碳排放源的实际碳排放量小于实际分配到的排放量,那么就可以将剩余的排放量拿到市场上进行出售,从而获得经济利益。但是,若某排放源的实际排放量超出了分配到的实际排放量,就必须到市场上购买排放量来填补超出的部分,不然将会受到相关部门的巨额罚款。这种碳交易机制可以大大降低碳的排放量,并且促进清洁能源的使用与配置的优化。对于碳的排放权问题,起初的分配方式主要有两种,一种是免费分配,另一种则是有偿分配。对于我国目前的电力行业来说,若是对其所拥有的碳排放权进行费用缴纳,这会增加发电行业的经济负担,容易产生对碳排放权相关事宜的抵触感,就难以更好地推动节能减排工作的开展。所以站在电力行业的角度上看,免费分配的方式更能得到行业的支持,也就会更加容易推行。所以在本文中所采用的是基于免费初始碳排放权的分配方式,即将碳的排放权的分配与系统发电量相互联系起来。这样一来,即使是不同的发电机组类型,都可以采用碳排放额度与发电量的正比关系进行分配。

(3)考虑碳交易的系统低碳化模型

在本文所阐述的内容中,只考虑到两种碳交易情况,第一种:若某发电系统的碳排放量超过了所得到的分配额度,就需要在市场购买碳排放权以弥补超出的量;第二种:若是某电力系统的碳排量在规定时期仍小于所获得的分配额度,就可以将多余的额度,也就是碳排放权,将其放到市场上去销售,从而获得碳交易的相关收益。这样不仅能够使碳排放权得到合理的调度,权衡相关者之间的利益,也能够更好地实现碳交易的利润最大化,从而实现碳排放的最小化。

二、模型分析

在传统的模型研究中,大多数采用的就是多目标优化的算法进行求解。但在本文中所提到的新型含风电系统的低碳经济调度模型,则综合了以往的低碳调度模型和经济调度模型,改变了原来直接采用多目标优化的方法,用相加的方法将多目标问题转化成为了单目标,以此就可以将含风电系统的低碳经济调度转变成了简单的经济调度问题。在含风电系统的低碳经济调度模型的建立中,表示各个影响因素换成了价格这个变动量,这样就可以实现各个因素之间的直接相加,从而也不会影响最终结果,还能够将其中存在的权重问题一并得以解决。再有就是考虑到现有的碳交易的电网规划仍不是很完善,并且现在市场上的碳排放权交易主要是以发电企业或者是发电机组为单位而进行的实际情况,所以本文是从整体的发电系统的角度来看,将从整体出发进而协调发电企业或发电机组的碳排放的调度权,从而更好地实现发电的整体系统的低碳经济调度。与传统的模型相比较,本文所提出的新型经济调度模型还增加了决策变量,更加丰富、扩展了模型的内容,使模型能够更好的引导相关内容的开展。与此同时,在新型模型的构建中使用了价格的变量因素,因此低碳经济调度目标的权重大小就由碳交易价格的高低来决定。若是碳的价格上升,那么系统的低碳经济调度目标权重因素就会随之增大;相反,若是碳的价格下降,系统的低碳经济调度目标权重因素就会随之减小。因此,各机组的发电出力就会由于碳交易的引入而受到影响,从而发生改变,这样就能更好地实现电力系统低碳与经济之间的协调,以及更加优化地进行调度。

三、结论

近年来,传统方式下的碳资源消耗带来的经济、环境问题已经引起了人们越来越多的重视。低碳环保出行也在不断地深入人心,人们对于清洁能源的开发与需求的呼声也越来越多。风能作为清洁能源的一个重要代表,随着对风能开发的技术的逐渐成熟,其在节能减排方面发挥了巨大的作用。综上所述,本文在对低碳调度和经济调度模型的基础上,极大地考虑了发电系统对环境的影响,以及各风电机组出力的随机性,以引入碳交易的模式,通过碳排放权的协调分配,实现目前能够最大化地降低碳排放量。在随机规划理论上建立的基于碳交易的含风电系统低碳经济调度模型,改变了原来的优化方法,用各因素之间相加的方法,实现了将多目标的问题转化成单目标化。这种新型的模型与以往传统的模型相比,更加全面地考虑了发电系统的经济与环境效益,以及各发电机组之间的相关利益问题。利用碳价格的因素来调节相关方的交易利益,更好地综合了低碳调度模式和经济调度模式之间的相互协调,促进了相关方更好的发展,从而更加有效地推动低碳经济与低碳环保事业的发展与进步。

参考文献

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作者:刘阳 单位:中国华电集团有限公司四川分公司

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