低碳电力调度方式及其决策模型

低碳电力调度方式及其决策模型

孙士杰

国网北京市电力公司朝阳供电公司北京100020

【摘要】在国内外低碳经济的趋势下，我国的传统电力调度正面临着巨大的挑战。我国二氧化碳的排放非常集中，同时主要从能源生产部门派出，对地球生态平衡带来了严重的影响，尤其是电力行业，其生产过程中排放的二氧化碳显著多于别的行业，因此，应用低碳能源具有非常大的意义。要想实现低碳经济的发展目标，就必须将低碳要素引入电力调度方式中，并不断改进和优化电力调度的决策模型，从而使电力企业的综合效益得以提升。基于此，本文就针对低碳电力调度方式及其决策模型进行分析。

【关键词】低碳理念；电力调度；决策模型

1传统电力调度的主要方式及伴随的问题

电力调度是在预测负荷的前提下，对电力发电设备的运行方式、运行状态的调度，过去传统的电力调度的核心在于电能本身，按阶段划分，传统的电力调度主要围绕着电力设备对电力调配的均匀性为主要原则的“三公性调度”，再发展到以节约能源为主的“节能性调度”，另外还包括以企业的经济效益为主的“经济调度”。这三种电力调度的方式出发点不一样，但各有各的优势与共同的不足之处。“三公调度”追求电力调度的公平性，实现了资源的合理配置，有利于生产的稳定发展；“节能调度”强调了电力调度的能源损耗最小化，有效节约了调度所需的能源，并有效的对有害污染物的排放加以一定量的控制，如控制二氧化硫的排放量；“经济调度”则着重于电力企业的经济效益，追求电力调度成本的最小化原则，从某种角度而言，有利于企业的持续性发展；三者都有各自的优势，然而在低碳化发展的大背景下，三种调度方式都没有对二氧化碳的排放加以足够的重视，也没有专门针对减少二氧化碳排放的调度方式，尽管节能调度强调保护环境的很重要性，并采取措施对电力调度中的排放物加以一定程度上的控制，然而忽视了排放物中二氧化碳的回收利用。

2对电源电碳调控具有的特性进行分析

2.1传统电力调度属于一般化石燃料电源

采取传统电力调度方式的时候，包含的排放电源有：天然气、石油和煤炭等[2]。当火力发电厂实际生产电能的过程中，天然气、石油和煤炭等就会在氧气条件下燃烧，同时生成很多二氧化碳气体排放到空气里面。这时候二氧化碳具体排放量就是物料燃烧过程中消耗总量以及燃料过程中二氧化碳具体排放因子之积。

2.2低碳电力调度是近零碳排放

电源近零碳排放电源包含有：风力发电、水电以及核电等清洁电源，实际发电过程中，上述清洁能源所放出的二氧化碳气体非常少，甚至没有二氧化碳气体产生[3]。

2.3低碳电力调度具备碳捕集电厂具体特点

碳捕集电厂就是在基于原有火电厂发电设施的条件下，引入一种碳捕集系统，即在电能实际生产过程中，不断收集二氧化碳气体，以此来减少二氧化碳气体的排放量。然而捕集二氧化碳必须耗费大量能量，从而在一定程度上减小了电厂输出功率。该调度方式能够捕集所有二氧化碳的大约90%，同时，在碳捕集总量和发电水平不断改变的条件下，碳捕集发电以及碳排放量均会改变很多。

3低碳电力调度决策模型分析

3.1决策模型的数学描述

3.1.1确定决策变量

决策变量主要指的是发电量和二氧化碳排放量，二者之间具有一定的关系。对于近零碳排放的电源而言，其二氧化碳的排放量很少，几乎为0。

比如，我国的水力发电企业主要通过水力发电，水力属于一种近零碳的电源；对于普通的化石燃料电源而言，二氧化碳的排放量较大，其与发电量成正比，随着发电量的增大，二氧化碳的排放量也会增大。在发电量等决策变量确定的过程中，电源一般用K表示，发电量用g表示，时间用t表示，二氧化碳的排放总量用E表示。

3.1.2目标函数的分析

目标函数中主要涉及到的要素为发电成本和碳成本。随着低碳经济的深入发展，对生产过程中二氧化碳的排放量提出了更高的要求。目标函数中的碳成本决定了二氧化碳的排放量较少，相应的碳化物成分也较少。目标函数向着低碳电力调度的方向发展，可促进电力调度决策模型的优化，使低碳科技不断创新和发展。

3.1.3模型约束条件

目前，许多发电厂都不重视二氧化碳的排放量，导致在实际生产过程中二氧化碳的排放量巨大。针对此现状，政府下达了强制减少二氧化碳排放量的命令，这已成为许多大型发电厂运作的约束条件。然而，要实现二氧化碳排放量与发电总量的平衡，只依靠政府的努力是不够的，还需要电力企业改进自身的电力调度方式和决策模型。

3.2决策模型的主要框架

3.2.1决策变量的扩充

在所有的电力调度方式中，碳捕集技术是相对而言比较先进的技术，该技术可实现最大限度地降低二氧化碳排放量。在决策变量中，必须考虑到电源的类型，并将二氧化碳的相关因素引入其中。只有这样，才能使低碳电力调度方式取得更大的成效。

3.2.2在低碳电力调度中加入目标函数

随着低碳电力调度方式的不断应用，二氧化碳的排放量得到了很大限度的抑制，这在一定程度上促进了低碳电力调度决策模型的优化。对于目标函数的组成项而言，增加碳价、碳税等要素可使二氧化碳的排放具有更高的经济价值。

3.2.3增加约束条件

作为一种新型的低碳经济模型，其模型约束条件还不够全面，在二氧化碳的排放量方面的约束条件还有所欠缺，这就要求将强制减排目标和碳减排承诺等要素引入决策模型中。一般而言，低碳电力调度的决策模型中应包含低碳技术约束、负荷平衡约束、网络传输约束和机组运行约束等约束条件。低碳技术要素是决策模型中的关键要素，该要素主要由碳排放计划和低碳技术约束组成。

4低碳调度在电力调度运行管理中的重要性

低碳调度作为电力调度运行的新趋势，对电力产业的科学绿色发展起着重要的推动作用。传统的电力调度方式虽然也具备一定的优势，但调度方式过于单一，难以在经济、节能、和环保效益之间取得一定的平衡，而且不管何种调度模式都忽视了调度过程二氧化碳的排放对环境的危害，低碳电力调度作为新的电力调度方式，平衡了经济与环保效益，得到了国家的大力推崇，低碳调度以碳的低排放甚至是零排放为主要的特征，实现对排出的二氧化碳再利用，节约了电力调度的能源成本。

采用低碳的电力调度方式，对电力产业的发展转型指引了方向，低碳化发展成为电力产业结构调整的主要趋势。面对低碳环保发展的大潮流，电力产业作为主要的能源产业引入低碳理念，提高能源的使用率，对其他产业的结构转型起到重要的表率作用。

结束语

低碳化电力调度方式的发展与传统电力调度相比较而言，具有明显的优势，兼顾了电力调度的节能效益与经济效益，突破传统电力调度的局限性，获得了长足发展。伴随低碳因素引入到电力调度，电力调度的决策模型也发生了许多的改变，碳的成本、低碳引起的电力调度的约束条件的增多、目标因素的复杂化，这些都导致整个决策模型扩大，做到碳电平衡、严格控制好碳的引入成本，是电碳调度方式高效开展的保证。

参考文献：

[1]刘泽.低碳电力调度方式及其决策模型分析[J].广东科技,2013,02:54-55.

[2]龙建福.低碳电力调度方式及其决策模型[J].广东科技,2014,20:35-36.

[3]胡维,雷汉樟.浅谈低碳电力调度方式及其决策模型[J].低碳世界,2015,33:58-59.

[4]苏光辉.低碳电力调度方式及其决策模型[J].广东科技,2014,22:60-61.

[5]王静.试论低碳电力调度方式及其决策模型[J].科技与创新,2015,18:111-112.