一种高比例新能源电网低碳调度方法技术

本发明专利技术属于电力系统调度技术领域，尤其涉及一种高比例新能源电网低碳调度方法，包括以下步骤：S1、提出近零碳排放能源和化石燃料类能源的“能源电碳调度特性”；S2、提出碳捕集电厂的“电厂电碳调度特性”；S3、构建低碳电力调度决策模型框架；S4、建立考虑碳成本的低碳电力调度模型；S5、建立考虑多能源“电碳调度特性”的低碳调度约束模型；S6、根据系统的运行数据求解考虑最优碳排放的机组出力和负荷。本发明专利技术公开一种基于考虑碳排放流的需求响应的电力系统优化运行方法；可以减小不同能源的“电碳调度特性”对低碳电力调度决策模型框架结构影响，从而制订较为完善的低碳调度方案。从而制订较为完善的低碳调度方案。从而制订较为完善的低碳调度方案。

【技术实现步骤摘要】
一种高比例新能源电网低碳调度方法


[0001]本专利技术属于电力系统调度
，尤其涉及一种高比例新能源电网低碳调度方法。

技术介绍

[0002]近年来随着世界经济的快速发展，全球气候与能源问题日益凸显，高比例新能源电网获得高速发展，低碳调度已成为目前电网亟需解决的问题。因此，加快能源结构转型，发展低碳电力已成为不可逆转的趋势。
[0005]发展低碳电力的关键在于多能源的“电碳调度特性”构建，它对于制定合理的低碳调度方案具有重要的意义。而现有的技术中，针对高比例新能源电网，不同能源的“电碳调度特性”会影响低碳电力调度决策模型框架结构，进而影响低碳调度方案的制定。
[0006]因此，本专利技术提出一种高比例新能源电网低碳调度优化运行方法，减小不同能源的“电碳调度特性”对低碳电力调度决策模型框架结构影响，从而制订较为完善的低碳调度方案。

技术实现思路

[0007]为了解决或者改善不同能源的“电碳调度特性”对低碳电力调度决策模型框架结构影响的问题，本专利技术提供了一种高比例新能源电网低碳调度方法，具体技术方案如下：
[0008]本专利技术提供一种高比例新能源电网低碳调度方法，包括以下步骤：
[0009]S1、分析各类电源在系统调度中的“发电
‑
碳排放”关系，提出近零碳排放能源和化石燃料类能源的“能源电碳调度特性”；
[0010]S2、分析碳捕集电厂的“发电
‑
碳排放”关系，提出碳捕集电厂的“电厂电碳调度特性”；
[0011]S3、根据“能源电碳调度特性”与“电厂电碳调度特性”结合成的多能源“电碳调度特性”，构建低碳电力调度决策模型框架；
[0012]S4、建立考虑碳成本的低碳电力调度模型；
[0013]S5、建立考虑多能源“电碳调度特性”的低碳调度约束模型；
[0014]S6、根据系统的运行数据求解考虑最优碳排放的机组出力和负荷，从而对电力系统进行优化调度，保障系统经济低碳运行。
[0015]优选的，计算近零碳排放能源和化石燃料类能源“能源电碳调度特性”的主要步骤如下：
[0016]S101、以某类电源的发电量g为自变量,以其在发电过程中同时产生的CO2排放量E为因变量，定义因变量与自变量之间的电碳特征函数E＝f(g)，描述该类电源的电碳调度特性关系；
[0017]S102、建立近零碳排放电碳调度特性，近零碳排放电源包括水电、核电与风电等可再生电源，CO2在此类电源电能生产中不排放或仅极低量排放，电碳特征函数可表示为E＝f
(g)＝0；
[0018]S103、普通化石燃料类电源的碳基将通过在O2中燃烧形成气态的CO2，此类电源CO2排放量的计算公式可表示为E＝Ff，式中：F为电源在燃烧过程中所消耗的燃料量，f为该电源所用燃料的CO2排放因子，即为单位燃料充分燃烧所排放的CO2量，此类电源的发电量为g＝Fqη，式中：q为该燃料的单位发热值；η为该类电源的能量转换效率，即发电效率；化石燃料类电源的电碳特征函数为：
[0019]优选的，计算近碳捕集电厂的“电厂电碳调度特性”的主要步骤如下：
[0020]定义α为电厂为捕集单位CO2排放所损失的能量，Ec为电厂所捕集的CO2总量，则电厂等效的碳排放量E'可表示为：E'＝E
‑
E
c
＝Ff
‑
E
C
；此时碳捕集电厂对外的输出功率g'为：g'＝g
‑
αE
C
＝Fqη
‑
αE
C
；因此，碳捕集电厂的电碳特征函数为：如果电厂不实施CO2捕集，则Ec取最小值0；反之，Ec将取最大值Emax。
[0021]优选的，构建的低碳电力调度决策模型框架的步骤如下：
[0022]S301、扩充模型的决策变量，即碳捕集等低碳技术的引入，增加了待决策的电源品种，并需进一步考虑各类电源的电碳调度特性，将CO2排放作为一类重要的可调度资源引人决策，从而使得模型的决策变量得到扩充；
[0023]S302、增加目标函数的组成项，即碳交易、碳价或碳税等政策要素的引入，赋予了电力CO2排放相应的经济价值，并将成为决策模型目标函数中的一个重要组成部分；
[0024]S303、增加模型的约束条件：碳减排承诺与强制减排目标等要素的引入,将增加系统调度中的约束条件，使得调度决策需同时协调“电平衡”与“碳平衡”的关系。
[0025]优选的，建立考虑碳成本的低碳电力调度模型的步骤如下：
[0026]S401、主要包括发电量和CO2排放量两类决策变量；对于近零碳排放电源，CO2排放恒定为0；对于普通化石燃料类电源，CO2排放与发电量一一对应，无需作为单独的决策变量。而对于碳捕集电厂，其发电量和CO2排放量将分别作为单独的决策变量出现。以gk,t和Ek,t分别表示电源k在时段t的发电量和CO2排放量；
[0027]S402、根据S401的结果，综合考虑发电成本和碳成本。
[0028]优选的，建立考虑多能源“电碳调度特性”的低碳调度约束模型的步骤如下：
[0029]S501、建立负荷平衡约束；
[0030]S502、建立最大最小出力约束；
[0031]S503、建立爬坡速率约束；
[0032]S504、建立风电发电约束；
[0033]S505、建立光伏发电约束；
[0034]S506、建立碳排放约束。
[0035]优选的，建立碳捕集电厂的运行约束，碳捕集电厂应运行在其可行区间内，发电量与CO2排放之间具有一定的制约关系。
[0036]优选的，所述目标函数与约束构成了考虑碳排放量的低碳优化运行模型，为混合整数线性优化模型，采用MATLAB编程，并调用CPLEX进行求解。
[0037]本专利技术的有益效果为：本专利技术公开一种基于考虑碳排放流的需求响应的电力系统优化运行方法；通过提出近零碳排放能源和化石燃料类能源的“能源电碳调度特性”以及碳
捕集电厂的“电厂电碳调度特性”，结合成的多能源“电碳调度特性”，构建低碳电力调度决策模型框架，可以减小不同能源的“电碳调度特性”对低碳电力调度决策模型框架结构影响，从而制订较为完善的低碳调度方案；本专利技术能够充分挖掘机组的灵活性，提高电力系统运行的低碳性和经济性。
附图说明
[0038]图1为本专利技术创造的实施例所述的低碳电力调度决策模型的示意图；
[0039]图2为本专利技术创造的实施例所述的考虑碳排放量的电力系统优化运行方法的求解步骤。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0041]应当理解，当在本说明书和所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高比例新能源电网低碳调度方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、分析各类电源在系统调度中的“发电
‑
碳排放”关系，提出近零碳排放能源和化石燃料类能源的“能源电碳调度特性”；S2、分析碳捕集电厂的“发电
‑
碳排放”关系，提出碳捕集电厂的“电厂电碳调度特性”；S3、根据“能源电碳调度特性”与“电厂电碳调度特性”结合成的多能源“电碳调度特性”，构建低碳电力调度决策模型框架；S4、建立考虑碳成本的低碳电力调度模型；S5、建立考虑多能源“电碳调度特性”的低碳调度约束模型；S6、根据系统的运行数据求解考虑最优碳排放的机组出力和负荷，从而对电力系统进行优化调度，保障系统经济低碳运行。2.根据权利要求1所述的一种高比例新能源电网低碳调度方法，其特征在于，计算近零碳排放能源和化石燃料类能源“能源电碳调度特性”的主要步骤如下：S101、以某类电源的发电量g为自变量,以其在发电过程中同时产生的CO2排放量E为因变量，定义因变量与自变量之间的电碳特征函数E＝f(g)，描述该类电源的电碳调度特性关系；S102、建立近零碳排放电碳调度特性，近零碳排放电源包括水电、核电与风电等可再生电源，CO2在此类电源电能生产中不排放或仅极低量排放，电碳特征函数可表示为E＝f(g)＝0；S103、普通化石燃料类电源的碳基将通过在O2中燃烧形成气态的CO2，此类电源CO2排放量的计算公式可表示为E＝Ff，式中：F为电源在燃烧过程中所消耗的燃料量，f为该电源所用燃料的CO2排放因子，即为单位燃料充分燃烧所排放的CO2量，此类电源的发电量为g＝Fqη，式中：q为该燃料的单位发热值；η为该类电源的能量转换效率，即发电效率；化石燃料类电源的电碳特征函数为：3.根据权利要求2所述的一种高比例新能源电网低碳调度方法，其特征在于，计算近碳捕集电厂的“电厂电碳调度特性”的主要步骤如下：定义α为电厂为捕集单位CO2排放所损失的能量，E
c
为电厂所捕集的CO2总量，则电厂等效的碳排放量E'可表示为：E'＝E
‑
E
c
＝Ff
‑
E
C
；此时碳捕集电厂对外的输出功率g'为：g'＝g
‑
αE
C
＝Fqη
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭博雅，孙志媛，蒙宣任，刘默斯，郑琨，胡弘，李明珀，宋益，饶夏锦，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：