【摘要】：長期以來我國電源構成中火電裝機容量的比重過高,導致電力系統(tǒng)成為我國溫室氣體排放量最大的行業(yè)。因此如何對電力系統(tǒng)進行優(yōu)化調度以降低電力系統(tǒng)的碳排放水平,實現(xiàn)電力系統(tǒng)的低碳運行,具有重要的理論和現(xiàn)實意義。電力系統(tǒng)的低碳發(fā)電調度是電力工業(yè)走可持續(xù)發(fā)展的必由之路,需要在調度模型及算法、低碳減排管理措施與技術手段、提高電網(wǎng)中清潔和可再生能源比例等方面做全方位的考量,協(xié)調配合以達到低碳電力的目標。針對如何實現(xiàn)電力系統(tǒng)低碳發(fā)電調度,主要進行了如下幾方面的研究:采用圖論中的最小費用流算法建立了電力系統(tǒng)有功經(jīng)發(fā)、輸、變電環(huán)節(jié)碳排放最小的日前發(fā)電調度模型,約束條件中計及網(wǎng)絡拓撲約束及網(wǎng)絡損耗,將電力系統(tǒng)接線圖與網(wǎng)絡流圖相對應,網(wǎng)絡流圖中的流量與電力系統(tǒng)有功功率相對應,可直觀反映電力生產的碳排放流,對指導低碳發(fā)電調度具有實際意義。采用成熟的LINGO11優(yōu)化軟件對調度模型進行求解,收斂速度快,適于求解較大規(guī)模實際電力系統(tǒng)的低碳調度問題。經(jīng)IEEE-6節(jié)點系統(tǒng)和實際省級電力系統(tǒng)的日調度算例分析,驗證了該模型及算法的可行性和實用性。為了驗證碳排放權與發(fā)電權交易對低碳減排的促進作用,兼顧考慮碳排放權與發(fā)電權交易,在純火電系統(tǒng)建立了發(fā)電側火電收益最大為目標的交易模型,發(fā)電權與碳排放權的初始分配按機組裝機容量分配,算例分析驗證了發(fā)電權交易和碳排放權交易有助于火電系統(tǒng)“上大壓小”政策的實施。在吸納過剩間歇性風電的抽水蓄能機組向火電購買發(fā)電權的情況下,建立了火電與抽水蓄能收益最優(yōu)的交易模型,算例結果驗證了火電與吸納清潔能源的抽水蓄能機組間開展發(fā)電權交易可以有效降低系統(tǒng)CO_2排放水平。對來水不足情況下水電向高效火電出售發(fā)電權的算例進行了分析,驗證了此交易可以減小水電損失,增加火電收益,但系統(tǒng)的碳排放水平有所增加。采用抽水蓄能技術是提高電網(wǎng)吸納清潔能源的重要手段,因此需要對抽水蓄能的合理容量和運行策略進行研究。提出了采用熵理論、改進主成分分析法及二者相結合的綜合評價方法,綜合考慮有代表性的評價指標,確定電力系統(tǒng)中抽水蓄能的合理容量,避免了單一指標評判造成的主觀性和片面性,使結果更具說服力。通過對實際省級電力系統(tǒng)確定抽水蓄能容量的算例分析,驗證了所采用方法的正確性和可行性。提出了網(wǎng)源兩級協(xié)調儲能的策略吸納大規(guī)模清潔能源入網(wǎng),即在電網(wǎng)側采用大容量抽水蓄能機組吸納大規(guī)模間歇性清潔能源入網(wǎng),而在清潔能源的電源側采用分布式儲能或小型抽水蓄能機組吸納清潔能源入網(wǎng),對提高電網(wǎng)中清潔能源比例具有重要作用。針對火電為主系統(tǒng)調峰能力不足的問題,提出了擴展水電調峰法對含水火電、風電和抽水蓄能的電力系統(tǒng)進行日前低碳發(fā)電調度分析�？紤]抽水蓄能機組的可變速運行特性,能更好地發(fā)揮系統(tǒng)調峰和吸納清潔能源的作用,對目前我國沒有大型連續(xù)可變速抽水蓄能機組運行的現(xiàn)狀具有一定的借鑒意義。對實際省級電網(wǎng)在低、高風電滲透率下的負荷進行日前低碳調度分析,驗證了擴展水電調峰法的可行性。本文提出的低碳發(fā)電調度策略及其分析,對于減少電力系統(tǒng)的溫室氣體排放,減緩氣候變化,促進電力工業(yè)與經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論和實際意義。
【圖文】：

抽水蓄能作用的發(fā)揮需要解決兩方面問題，一是問題，二是抽水蓄能的調度策略問題。合理地對抽水蓄能機發(fā)揮抽蓄機組的作用，對電網(wǎng)吸納大規(guī)模間歇性清潔能源，調度具有重要作用，而適當?shù)某樗钅苋萘渴菍崿F(xiàn)這一功能合理的抽水蓄能容量，是電網(wǎng)吸納大規(guī)模清潔和可再生能源水蓄能的容量確定方面，國外的研究不多，文獻[70]通過對有效管理確定抽水蓄能的最優(yōu)容量，通過對可再生能源與抽用將有助于降低發(fā)電總成本。國內對抽水蓄能容量的研究主量折扣分析法；容量成本及系統(tǒng)缺電時間概率（Loss of Load線法；調峰容量比法；考慮風電機組容量法；抽水蓄能機組聯(lián)合運行等方法。[71]通過求取開發(fā)容量與電力系統(tǒng)總費用貼現(xiàn)值的曲線，取其為最優(yōu)開發(fā)容量。文獻[72]基于抽水蓄能電站的隨機運行模擬的容量折扣對其投資效益評估和容量規(guī)劃的影響來確定抽水獻[73]通過計算機模擬的方法，得到系統(tǒng)缺電時間概率（LO

哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文的指導意義。對實際省級電網(wǎng)在低、高風電滲透率下的負荷進行日前低碳調度分析，，以驗證擴展水電調峰法的可行性。本文以電力系統(tǒng)低碳發(fā)電調度為中心，對實現(xiàn)電力系統(tǒng)低碳調度的策略進行分析，合理組織各章節(jié)內容以構成有機的整體，具體研究內容如圖 1-2 所示。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM73;X322

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本文編號：2698558