低碳电力调度方式及其决策模型探微

低碳电力调度方式及其决策模型探微

吕剑

吕剑

（国网天津城东公司）

摘要：本文将首先简单的介绍一下电力调度的总体情况，其次分析和研究三种不同电源的电碳调度特性，最后重点对低碳电力调度的决策模型进行探究，希望可以为电力企业制定最优的电力调度方案提供一些参考和建议，促进电力行业向着绿色、环保、低碳的方向发展。

关键词：低碳经济；电力调度方式；决策模型

随着人们环保意识的不断提高，传统的电力调度方式已经不能很好地满足社会需求，因此电力企业积极尝试将低碳元素引入电力调度系统当中，取得了一些成效，减少了二氧化碳的排放量，降低了对环境的污染程度。本文对这一课题的研究具有非常重要的现实意义，希望本文对这一课题的研究可以丰富这一研究领域的理论知识。

一、低碳电力调度的概况

（一）低碳电力调度的概念

低碳电力调度方式的概念如图1所示，它主要包括三公调度、经济调度和节能调度这几个重要的过程。三公调度的主要目标是公平性，因此在制定调度计划的时候一定要坚持发电完成率均匀的原创进行。经济调度的目标主要是经济性，即实现发电的经济效益，因此在制定电力调度计划的时候要综合考虑电力生产和电力调度成本。节能调度的主要目标则是节能性，即是在电力调度的过程中充分利用清洁的电源，从而将对环境的污染降到最低。

图1低碳电力调度方式的概念组成

（二）低碳电力调度方式的特点

和传统的电力调度方式相比，低碳电力调度方式具有以下两个方面的特点：一是低碳电力调度方式克服了传统电力调度方式只重视电能本身的弊端，将二氧化碳作为一种可以调度的资源引入其中，在提高经济效益的同时尽量将二氧化碳的排放量降到最低，从而实现电平衡和碳平衡的协调发展。二是低碳电力调度方式可以节约一定的电源成本。

二、电源的电碳调控特性分析

（一）传统电力调度是一种普通的化石燃料电源

传统电力调度所包含的排放电源主要包括石油、煤炭以及天然气等物质。火力发电厂在生产电能时，这些石油、煤炭以及天然气等物质在氧气中燃烧，并产生大量的二氧化碳进入空气中。在这种电力调度方式之下，二氧化碳的排放量等于物料燃烧时所消耗的总量和燃料中这些二氧化碳排放因子的乘积。

（二）低碳电力调度属于一种近零碳排放电源

所谓的近零碳排放电源主要是指水电、核电、风力发电等清洁的电源，这些电源在发电的过程中，二氧化碳排放量较少或者不排放二氧化碳。

（三）低碳电力调度具有碳捕集电厂的特点

所谓的碳捕集电厂主要是指将原来的火电厂发电设施作为基础，引入碳捕集系统，也就是在生产电能的过程中，收集二氧化碳，从而减少二氧化碳的排放量。但是捕集二氧化碳会需要耗费大量的能量，会在一定程度上降低电厂的输出功率。这种调度方式，可以捕集所排放二氧化碳总量的90%左右，并且随着碳捕集总量以及发电水平的改变，碳捕集发电和碳排放量都会发生重大的改变。

三、低碳电力调度的决策模型

（一）低碳电力调度决策模型的主要框架

在传统的电力调度决策模型中，决策的主要内容往往都是由系统中的电源出力曲线来表示的，整个调度方案必须同时满足网络传输的条件、电源技术的特点以及其它的约束条件，并且还要保障总的发电成本在最小的范围之内。而采用低碳电力调度的方式，传统的调度决策模型将会产生重大的变化，主要体现在以下三个方面。

1.模型的决策变量得到扩充。在低碳电力调度方式下，引入了碳捕集等多种低碳技术，从而使有待决策的电源品种增多，并且还需要综合考虑各种电源电碳调度的特点，同时还可以将二氧化碳作为一种可以调度的资源引入决策，从而使决策模型的决策变量得到扩充。

2.使目标函数的组成项增加。在低碳电力调度方式下，我们将碳交易、碳价或碳税等政策引入到了决策模型当中，从而使二氧化碳排放具有了经济价值，并成为决策模型当中目标函数最重要的组成部分之一，从而使目标函数的组成项增加。

3.使决策模型的约束条件增加。在新的电力调度方式之下，强制减排的目标和碳减排承诺等要素被引进新的决策模型中，这样一来就会使电力系统调度中的约束条件增加，从而要求电力调度决策必须要同时协调电平衡和碳平衡的关系。

（二）数学描述

1.具体的决策变量。在低碳电力调度方式决策模型中，两个最主要的决策变量是发电量和二氧化碳的排放量。在普通的化石燃料电源中，发电量和二氧化碳的排放量两者是相互联系的。在近零碳排放的电源中，二氧化碳的排放量可以近似成零。

2.约束条件。在低碳电力调度方式决策模型当中，需要对以下三个方面进行约束：一是对负荷平衡进行约束，二是对最小和最大出力的约束。三是对碳排放量的约束。在这个约束条件中，一定要保障全过程的碳排放量要小于整个决策周期之内的总的碳排放量。

四、算例分析

为了对电力系统进行进一步的分析，我们用一个实例来研究低碳电力调度方式，具体步骤如下：首先，进行组团式合并。将燃煤机划分为四个基本的单元，将水电划分为有调节水电功能和无调节水电功能这两个决策单元。其次，将机组出力作为决策的目标，并在正常的运行曲线背景下和不考虑系统网络约束的前提下进行相关的研究，得出预算的结果。通过我们的研究可知，在实际的生活中，碳捕集发电厂的相关设备一般都处于关闭的状态，并且受到碳价以及碳排放受限等因素的影响，使电力调度的变得更加困难和复杂。

结语：

总之，在我国大力发展低碳经济的形势下，电力调度方式面临着前所未有的机遇和挑战，研究并发展一种以低碳经济为基础、综合考虑低碳目标以及其它各种低碳要素的新型低碳电力调度方式势在必行。本文主要是在介绍低碳电力调度方式内涵的基础上，分析了不同电源电碳调度的特性，并结合实际的情况初步构建了一个低碳电力调度决策的模型，在这个新的决策模型中，将二氧化碳的排放作为一种重要的调度资源，以期实现电平衡和碳平衡的协调和衔接。