含風(fēng)電系統(tǒng)低碳經(jīng)濟調(diào)度

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摘要：傳統(tǒng)能源的開發(fā)與消費對環(huán)境的影響越來越受到了人們的關(guān)注，現(xiàn)如今更多人倡導(dǎo)低碳出行、低碳經(jīng)濟，那么可再生的清潔能源開發(fā)就符合低碳發(fā)展的需求。因此作為具有強大競爭力的風(fēng)電能源，在近幾年得到了非常大的開發(fā)，極大地促進了電力的低碳化發(fā)展。為了使得碳排放轉(zhuǎn)化成為具有經(jīng)濟價值的可調(diào)度資源，就需要在低碳經(jīng)濟調(diào)度目標(biāo)的建立中加入碳交易。為應(yīng)對各種不良的影響，在經(jīng)濟調(diào)度的目標(biāo)中需要引入旋轉(zhuǎn)備用補償成本和負效率運行補償成本，并且需要構(gòu)建一種新的低碳經(jīng)濟調(diào)度模型，以實現(xiàn)電能生產(chǎn)的經(jīng)濟性和低碳性，以此更好的促進低碳經(jīng)濟的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：碳交易；低碳經(jīng)濟調(diào)度；風(fēng)力發(fā)電

在“十二五”規(guī)劃綱要中已經(jīng)將溫室氣體的排放指標(biāo)納入五年計劃，說明國家非常重視溫室氣體排放的把控。因此，碳作為溫室氣體的主要元素之一，同時也是電力行業(yè)作為碳排放的主要來源之一，很明顯存在著非常大的優(yōu)化空間，低碳電力對于低碳經(jīng)濟和電力的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。因此，風(fēng)電作為可再生能源的清潔能源，在低碳經(jīng)濟發(fā)展的時代得到了更多的應(yīng)用與推廣。然而，在傳統(tǒng)的電力調(diào)度模型中，并未考慮到碳排放以及碳排放對環(huán)境所產(chǎn)生的影響問題，所以需要構(gòu)建全新的電力經(jīng)濟調(diào)度模型，以實現(xiàn)低碳與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)化和多問題單目標(biāo)化。這種新型的經(jīng)濟調(diào)度模型充分考慮了風(fēng)電的不穩(wěn)定性，更好地使系統(tǒng)在安全的約束條件下實現(xiàn)低碳經(jīng)濟調(diào)度目標(biāo)。

一、含風(fēng)電系統(tǒng)的低碳經(jīng)濟調(diào)度模型

1.概述

系統(tǒng)排放最小和發(fā)電成本最小是含風(fēng)電系統(tǒng)的低碳經(jīng)濟調(diào)度模型中的兩個調(diào)度目標(biāo)。在這個含風(fēng)電系統(tǒng)的低碳經(jīng)濟調(diào)度模型的構(gòu)建中，對新型低碳經(jīng)濟調(diào)度目標(biāo)需要考慮到電能生產(chǎn)的經(jīng)濟性和系統(tǒng)排放的低碳性，將多目標(biāo)問題進行單一化，以此簡化優(yōu)算的過程，使其在簡化之后也能夠達到更加方便快捷、精確的結(jié)果。以經(jīng)濟性和低碳性作為出發(fā)點考慮電能的生產(chǎn)與開發(fā)，提高碳的利用效率和降低碳的排放量，促進低碳經(jīng)濟的發(fā)展。與此同時，還要考慮到風(fēng)電出力的隨機性，故需要相關(guān)的專業(yè)模型，表示出其中的約束條件，更好地解決風(fēng)電出力隨機性的問題。

2.基于碳交易的系統(tǒng)低碳調(diào)度目標(biāo)

（1）系統(tǒng)低碳化目標(biāo)

就我國現(xiàn)有的電源結(jié)構(gòu)和發(fā)電技術(shù)來看，在短期內(nèi)能夠控制電力二氧化碳排放最有效的方法之一，就是使用電力調(diào)度的方法。風(fēng)能屬于可持續(xù)發(fā)展和可循環(huán)使用的清潔能源，使用風(fēng)力發(fā)電就不會產(chǎn)生碳的排放。所以對于含風(fēng)電的系統(tǒng)來說，主要會產(chǎn)生碳的排放就是內(nèi)含的常規(guī)發(fā)電機組，這樣一來，那么系統(tǒng)的碳排放量最小化的目標(biāo)用公示就表示為，其中研究周期時段數(shù)目為T，常規(guī)發(fā)電機組數(shù)目為N。

（2）碳交易的引入及分配原則

碳交易是為減少碳的排放量而建立起的一種碳交易機制，這是通過在合法允許的情況下進行的碳排放權(quán)的買賣。這也是政府在對碳排放總量的嚴(yán)格把控下將碳的排放權(quán)合理地分配到各個排放源，若是各個碳排放源的實際碳排放量小于實際分配到的排放量，那么就可以將剩余的排放量拿到市場上進行出售，從而獲得經(jīng)濟利益。但是，若某排放源的實際排放量超出了分配到的實際排放量，就必須到市場上購買排放量來填補超出的部分，不然將會受到相關(guān)部門的巨額罰款。這種碳交易機制可以大大降低碳的排放量，并且促進清潔能源的使用與配置的優(yōu)化。對于碳的排放權(quán)問題，起初的分配方式主要有兩種，一種是免費分配，另一種則是有償分配。對于我國目前的電力行業(yè)來說，若是對其所擁有的碳排放權(quán)進行費用繳納，這會增加發(fā)電行業(yè)的經(jīng)濟負擔(dān)，容易產(chǎn)生對碳排放權(quán)相關(guān)事宜的抵觸感，就難以更好地推動節(jié)能減排工作的開展。所以站在電力行業(yè)的角度上看，免費分配的方式更能得到行業(yè)的支持，也就會更加容易推行。所以在本文中所采用的是基于免費初始碳排放權(quán)的分配方式，即將碳的排放權(quán)的分配與系統(tǒng)發(fā)電量相互聯(lián)系起來。這樣一來，即使是不同的發(fā)電機組類型，都可以采用碳排放額度與發(fā)電量的正比關(guān)系進行分配。

（3）考慮碳交易的系統(tǒng)低碳化模型

在本文所闡述的內(nèi)容中，只考慮到兩種碳交易情況，第一種：若某發(fā)電系統(tǒng)的碳排放量超過了所得到的分配額度，就需要在市場購買碳排放權(quán)以彌補超出的量；第二種：若是某電力系統(tǒng)的碳排量在規(guī)定時期仍小于所獲得的分配額度，就可以將多余的額度，也就是碳排放權(quán)，將其放到市場上去銷售，從而獲得碳交易的相關(guān)收益。這樣不僅能夠使碳排放權(quán)得到合理的調(diào)度，權(quán)衡相關(guān)者之間的利益，也能夠更好地實現(xiàn)碳交易的利潤最大化，從而實現(xiàn)碳排放的最小化。

二、模型分析

在傳統(tǒng)的模型研究中，大多數(shù)采用的就是多目標(biāo)優(yōu)化的算法進行求解。但在本文中所提到的新型含風(fēng)電系統(tǒng)的低碳經(jīng)濟調(diào)度模型，則綜合了以往的低碳調(diào)度模型和經(jīng)濟調(diào)度模型，改變了原來直接采用多目標(biāo)優(yōu)化的方法，用相加的方法將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化成為了單目標(biāo)，以此就可以將含風(fēng)電系統(tǒng)的低碳經(jīng)濟調(diào)度轉(zhuǎn)變成了簡單的經(jīng)濟調(diào)度問題。在含風(fēng)電系統(tǒng)的低碳經(jīng)濟調(diào)度模型的建立中，表示各個影響因素換成了價格這個變動量，這樣就可以實現(xiàn)各個因素之間的直接相加，從而也不會影響最終結(jié)果，還能夠?qū)⑵渲写嬖诘臋?quán)重問題一并得以解決。再有就是考慮到現(xiàn)有的碳交易的電網(wǎng)規(guī)劃仍不是很完善，并且現(xiàn)在市場上的碳排放權(quán)交易主要是以發(fā)電企業(yè)或者是發(fā)電機組為單位而進行的實際情況，所以本文是從整體的發(fā)電系統(tǒng)的角度來看，將從整體出發(fā)進而協(xié)調(diào)發(fā)電企業(yè)或發(fā)電機組的碳排放的調(diào)度權(quán)，從而更好地實現(xiàn)發(fā)電的整體系統(tǒng)的低碳經(jīng)濟調(diào)度。與傳統(tǒng)的模型相比較，本文所提出的新型經(jīng)濟調(diào)度模型還增加了決策變量，更加豐富、擴展了模型的內(nèi)容，使模型能夠更好的引導(dǎo)相關(guān)內(nèi)容的開展。與此同時，在新型模型的構(gòu)建中使用了價格的變量因素，因此低碳經(jīng)濟調(diào)度目標(biāo)的權(quán)重大小就由碳交易價格的高低來決定。若是碳的價格上升，那么系統(tǒng)的低碳經(jīng)濟調(diào)度目標(biāo)權(quán)重因素就會隨之增大；相反，若是碳的價格下降，系統(tǒng)的低碳經(jīng)濟調(diào)度目標(biāo)權(quán)重因素就會隨之減小。因此，各機組的發(fā)電出力就會由于碳交易的引入而受到影響，從而發(fā)生改變，這樣就能更好地實現(xiàn)電力系統(tǒng)低碳與經(jīng)濟之間的協(xié)調(diào)，以及更加優(yōu)化地進行調(diào)度。

三、結(jié)論

近年來，傳統(tǒng)方式下的碳資源消耗帶來的經(jīng)濟、環(huán)境問題已經(jīng)引起了人們越來越多的重視。低碳環(huán)保出行也在不斷地深入人心，人們對于清潔能源的開發(fā)與需求的呼聲也越來越多。風(fēng)能作為清潔能源的一個重要代表，隨著對風(fēng)能開發(fā)的技術(shù)的逐漸成熟，其在節(jié)能減排方面發(fā)揮了巨大的作用。綜上所述，本文在對低碳調(diào)度和經(jīng)濟調(diào)度模型的基礎(chǔ)上，極大地考慮了發(fā)電系統(tǒng)對環(huán)境的影響，以及各風(fēng)電機組出力的隨機性，以引入碳交易的模式，通過碳排放權(quán)的協(xié)調(diào)分配，實現(xiàn)目前能夠最大化地降低碳排放量。在隨機規(guī)劃理論上建立的基于碳交易的含風(fēng)電系統(tǒng)低碳經(jīng)濟調(diào)度模型，改變了原來的優(yōu)化方法，用各因素之間相加的方法，實現(xiàn)了將多目標(biāo)的問題轉(zhuǎn)化成單目標(biāo)化。這種新型的模型與以往傳統(tǒng)的模型相比，更加全面地考慮了發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟與環(huán)境效益，以及各發(fā)電機組之間的相關(guān)利益問題。利用碳價格的因素來調(diào)節(jié)相關(guān)方的交易利益，更好地綜合了低碳調(diào)度模式和經(jīng)濟調(diào)度模式之間的相互協(xié)調(diào)，促進了相關(guān)方更好的發(fā)展，從而更加有效地推動低碳經(jīng)濟與低碳環(huán)保事業(yè)的發(fā)展與進步。

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作者：劉陽 單位：中國華電集團有限公司四川分公司