[發(fā)明專(zhuān)利]一種考慮碳排放流的低碳電源電網(wǎng)規(guī)劃模型

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710507741.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107317325A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田鑫;王飛;陳士方;趙龍;趙光鋒;李沐;王艷;鄭志杰;劉曉明;付一木;魏佳;張麗娜;高效海;王軼群
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;國(guó)家電網(wǎng)公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/00;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 濟(jì)南誠(chéng)智商標(biāo)專(zhuān)利事務(wù)所有限公司37105
• 代理人: 鄭憲常

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行領(lǐng)域，尤其是一種考慮碳排放流的低碳電源電 網(wǎng)規(guī)劃模型。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)規(guī)劃包括電源規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃兩個(gè)層面，是電力系統(tǒng)發(fā)展的一項(xiàng) 重要的前期工作，電力規(guī)劃的根本目的是根據(jù)對(duì)某一區(qū)域在某一時(shí)期內(nèi)負(fù)荷預(yù) 測(cè)的結(jié)果，尋求一個(gè)最經(jīng)濟(jì)的電力發(fā)展方案，使之夠滿(mǎn)足運(yùn)行可靠性的要求。 我國(guó)提出了“2020年單位GDP碳排放強(qiáng)度比2005年下降40％～45％”的低碳 發(fā)展目標(biāo)。該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)一方面取決于我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的低碳化，另一方面取決 于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用能方式的優(yōu)化，不同地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源稟賦不同，對(duì)該目 標(biāo)的貢獻(xiàn)能力亦存在差異。

針對(duì)我國(guó)低碳發(fā)展目標(biāo)，碳排放計(jì)量方法的不同也將對(duì)電力行業(yè)的規(guī)劃帶 來(lái)影響。已有的研究結(jié)果表明，不同碳排放計(jì)算口徑對(duì)區(qū)域電力碳排放的統(tǒng)計(jì) 差異接近50％，這對(duì)低碳發(fā)展目標(biāo)完成情況的核算將產(chǎn)生巨大的影響。由于電 能屬于清潔的二次能源，在使用過(guò)程中并不產(chǎn)生碳排放，傳統(tǒng)基于宏觀統(tǒng)計(jì)法 的碳排放計(jì)算在核算諸如單位GDP碳排放強(qiáng)度下降的低碳目標(biāo)時(shí)將對(duì)電能輸 出地區(qū)不公平，同時(shí)難以調(diào)動(dòng)能源輸入省份節(jié)能減排工作的積極性。由此，迫 切需要實(shí)現(xiàn)碳排放計(jì)量從發(fā)電環(huán)節(jié)向用電環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)變，而這種轉(zhuǎn)變也將為面向 低碳目標(biāo)的電源電網(wǎng)規(guī)劃帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，碳排放流是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的重要工 具。

碳排放流的核心思想是將發(fā)電環(huán)節(jié)的碳排放分?jǐn)傊劣秒姯h(huán)節(jié)，從用戶(hù)側(cè)實(shí) 現(xiàn)電力消費(fèi)對(duì)應(yīng)碳排放的計(jì)量。已有的考慮碳排放流和用電碳排放約束的跨區(qū) 域電力傳輸模型均以平均發(fā)電(或用電)碳排放強(qiáng)度作為外送電力流的碳流密 度。此種分析方法忽略了能源基地外送電能的實(shí)際情況，難以考慮多區(qū)域互聯(lián) 網(wǎng)絡(luò)中不同區(qū)域間的雙邊電量合約。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種考慮碳排放流的低碳電源電網(wǎng)規(guī)劃模型，模型將 在傳統(tǒng)電力規(guī)劃的投資問(wèn)題中嘗試應(yīng)用碳排放流對(duì)用電環(huán)節(jié)的碳排放約束、跨 行業(yè)碳排放交易、區(qū)域間電量合約等要素進(jìn)行描述，并綜合考慮不同地區(qū)間碳 價(jià)差異、系統(tǒng)運(yùn)行的調(diào)峰備用約束，形成完整的規(guī)劃方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種考慮碳排放流的低碳電源電網(wǎng)規(guī)劃模型，本模型中的決策變量主要包 括以下三類(lèi)：第一類(lèi)為表示第y年區(qū)域a中為區(qū)域b負(fù)荷供電的第u 類(lèi)電源的擴(kuò)展容量，腳標(biāo)中a與b均表示區(qū)域，當(dāng)a與b表示同一區(qū)域，表明 該類(lèi)機(jī)組新增容量用于平衡區(qū)域a本地負(fù)荷，為本地容量；當(dāng)a與b表示不同 區(qū)域時(shí)，表明該類(lèi)機(jī)組新增容量用于平衡區(qū)域b的負(fù)荷，為外送容量；

第二類(lèi)為表示第y年區(qū)域a向區(qū)域b間送電通道的新增容量；

第三類(lèi)為為第y年，典型日d中時(shí)段t下，區(qū)域a中為區(qū)域b負(fù) 荷供電的第u類(lèi)電源的出力；

目標(biāo)函數(shù)如下：

式中，與分別表示系統(tǒng)在第y年的總投資建設(shè)成本、 固定運(yùn)行成本、可變運(yùn)行成本和區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線(xiàn)建設(shè)成本，目標(biāo)函數(shù)中第五項(xiàng)表 示碳交易成本，其中與由投資問(wèn)題描述，由運(yùn)行子問(wèn)題描述， Y表示所有待規(guī)劃年份，r代表通貨膨脹率。

進(jìn)一步地，總建設(shè)投資成本

模型對(duì)采用等年值分解的形式，將各類(lèi)電廠的投資成本按折現(xiàn)率平攤 到電廠的服役年限中，并忽略電源在規(guī)劃期后的殘值，模型默認(rèn)固定區(qū)域中各 類(lèi)電廠的單位容量投資成本為定值，其中A表示模型中各子區(qū)域的集合，U表 示待規(guī)劃電源種類(lèi)的集合。

進(jìn)一步地，總固定運(yùn)行成本

式中，P_u,y,a和表示第y年區(qū)域a中第u類(lèi)電源的可用容量和單位容量固定 運(yùn)行成本，可用容量P_u,y,a可由下式表示：

式中，P_u,y,a,b表示第y年區(qū)域a中為區(qū)域b負(fù)荷供電的第u類(lèi)電源的擴(kuò)展容量， 有：

式中，P_u,0,a,b表示規(guī)劃期初區(qū)域a中為區(qū)域b負(fù)荷供電的第u類(lèi)電源的已有容量，表示該類(lèi)電源在第i個(gè)規(guī)劃年中的退役容量。

進(jìn)一步地，區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線(xiàn)建設(shè)成本可由下式表示：

式中，和表示第y年從區(qū)域a至區(qū)域b送電通道的新建容量和單位 容量建設(shè)成本，B表示可選的送電通道的集合，此處的送電通道指改進(jìn)的等值 網(wǎng)絡(luò)中的直送通道。

進(jìn)一步地，總可變運(yùn)行成本為系統(tǒng)發(fā)電成本，可由下式表示：

式中，表示第y年區(qū)域a中第u類(lèi)電源的單位發(fā)電成本。D為系統(tǒng)所有 典型運(yùn)行方式下的日集合，TD為系統(tǒng)在典型日D中的時(shí)段集合，ΔT為時(shí)段 持續(xù)時(shí)長(zhǎng)。