浅谈低碳电力调度方式及其决策模型

浅谈低碳电力调度方式及其决策模型

发表时间：2018-04-17T10:45:00.770Z 来源：《电力设备》2017年第33期作者：李京1 张彤2

[导读] 摘要：社会现代化进程的不断加快，推动了电力行业的发展，为保证人们的生活质量、提升电力使用的效率、提高环境质量，确保电力调度的低碳模式在更多相关领域内适用势在必行。

（1国网天津城东供电公司；2国网天津城南供电公司）

摘要：社会现代化进程的不断加快，推动了电力行业的发展，为保证人们的生活质量、提升电力使用的效率、提高环境质量，确保电力调度的低碳模式在更多相关领域内适用势在必行。在此基础上，该文从低碳电力调度的特点出发，对低碳电力调度方式及其决策模型进行比较分析。

关键词：近零碳排放；碳捕集电厂；二氧化碳排放

1 低碳电力调度的重要性

1.1 电力调度

社会经济的快速发展在促进了城市现代化进程的同时，也对城镇基础配套设施的建设提出了更加严格的标准。供电系统是保障人民正常生活学习的基础设施之一，因此，实现科学有效的电力调度一方面为提高城镇居民的生活品质、维持电力系统的安全运行提供了重要基础；另一方面也是电力行业快速发展的技术保障。

1.2 火力发电的碳排放

当前阶段，电力的主要供给方式是火力发电，在保证了维持供电系统有效运转的基础上，也对环境造成了极大的负面影响。火力发电的能源消耗主要是煤炭等二氧化碳排放量较大的不可再生能源，现如今已经成为电力二氧化碳最主要的产生、排放途径，其对于资源的消耗量和环境的破坏程度极深。二氧化碳的排放量增加导致环境质量大幅度下降和雾霾、酸雨、厄尔尼诺等现象的频发，为此，深化低碳的电力调度在供电系统整个环节的应用程度，实现可持续的电力发展目标，将经济发展与生态建设结合起来，减少碳排放是现阶段电力单位维持安全有序运行的首要前提。

1.3 低碳电力调度

低碳调度是现阶段促进可持续的电力发展，将生态效益同经济效益进行有机结合，实现科学有效的电力调节的手段之一。根据火电厂二氧化碳的排放规律，运用原调度的方式，对于其排放形式做出具体的规定。在这一过程中要将电力运行的生态效益与经济利益相结合，实现矛盾的对立统一，加强低碳排放模式的普及，将现代化技术融入其中，实现低碳环保的电力供应系统。低碳排放的电力调度模式，不仅可以维持生态环境的健康发展，在保护居民身体健康、提供更适宜的生活环境、促进电力行业的快速发展等方面，也起着十分重要的作用。

2 低碳电力调度主要和实行特点

2.1 电力调度的节能模式、经济模式和三公模式

供电系统的电力调度环节按照指向性和侧重点的不同，分为节能、经济和三公等程序。其中，节能调度的主要目的是提高能源使用效率的同时，将能源的损耗降到最低，从根本上实现节能减排的电力系统运行目标。通过可再生能源实现电力供给，实现能源的优化配置，运用合理的电力调度手段实现节能减排的程序目标。实现节能型电力调度，可以使能源的不必要消耗降到最低，从而确保二氧化碳的排放量有效降低，建设生态节约型的供电环节。三公调度是电力调度环节中以保证供电公平为基本目标的调度流程，是确保居民基本用电不受干扰，将发电完成率的均匀当作衡量标准的电力调度模式。最后一种是经济调度，是将经济投入成本与电力调度成本放在供电环节的首要位置，以获取经济利益为主要的运行目的，在电力发电的准备环节，将成本等相关微增率当成执行的标准，属于较为常用的电力调度模式。节能模式、经济模式和三公模式是当前阶段电力调度的主要模式，然而如果要实现低碳电力调度，上述三种模式都存在着不足的地方。

2.2 电力调度的节能、经济和三公模式的缺陷

三种调度方式都存在着不同的侧重点，经济模式强调经济效益的获取。三公模式只考虑供电的完成率是否公平，二者都忽视了电力运转过程中二氧化碳排放对于生态环境的破坏。节能模式虽然强调了对于能源的有效利用，对于碳排放有相应的减轻作用，却将侧重点更多放在了节约能源方面。节能、经济和三公模式都没有对二氧化碳的排放进行专门的管理，使得碳排放的问题在供电系统的运行过程中没有得到解决，电力调度的运转模式无法实现管理的最优化。当前阶段，要实现真正意义上的低碳电力调度，必须综合火力发电碳排放的特点与电力调度运行环节的基本模式，参考各方面的影响因素，将低碳的电力调度落实到电力系统的每个环节。

2.3 低碳电力调度的特点

传统的电力调度主要是重视电能的本身，忽视了二氧化碳排放给环境带来的危害。然而低碳电力调度方式的引入可以让二氧化碳成为可调度的资源，因此在低碳电力调度过程中，必须对二氧化碳排放与电能生产进行综合考虑，必须让经济效益得以增强的同时降低二氧化碳排放量，进而降低对环境造成的污染，使碳平衡和电平衡得以协调发展。

3 对低碳电力调度特点进行分析

3.1 普通化石燃料的碳排放

从根本上看，低碳电力调度所使用的电源与传统的电力调度模式电源都包括化石燃料。化石燃料作为一种不可再生资源，在火力发电领域的应用极为广泛，包括石油和煤炭等化石类型。而转化的过程中，只要环境中包含氧气，就会出现碳排放的现象。而碳排放的总量是由发电燃烧的总化石燃料的数量决定的，化石燃烧的总量越多，二氧化碳的排放总量就越大，对于环境造成的负面影响程度也就越强。

3.2 近零碳的排放

低碳电力调度具有近零碳的排放特点，是指在火力发电的过程中，二氧化碳的排放量无限趋近于零，实现对碳排放的有效控制。近零碳的低碳电力调度主要使用的发电能源为清洁的可再生能源，如风能、水能等，在供电过程中实现了二氧化碳的排放的完全治理，对于建立生态节约型社会有着极为重要的作用。

3.3 碳捕集电厂

在电厂进行火力发电时，将碳捕集的程序添加到原有的系统中，从源头将碳排放的总量抑制到可控范围内，从而实现对二氧化碳排量

的有效控制。因为碳捕集的系统依托于火力发电设备，使其在系统运行的时候，会提高能源的消耗率，火电设备进行发电的过程中对能源的要求无法得到满足，其结果会导致供电系统的输出功率有所降低。在碳捕集实施低碳电力调控时，对于碳排放的捕集率一般在80%以上。随着技术水平的不断发展使得碳捕集的效率也在不断增加，其在火力供电过程中的能源消耗也有所降低，为减少电力二氧化碳排放量提供了有力的支持。

4 对电碳电力调度决策模型进行分析

4.1 模型的主要框架

传统电力调度的决策模型通常是将系统中的电源出力曲线当作决策的主要内容，其调度方案必须达到网络传输的条件、电源技术特点、调峰约束的条件、系统的负荷要求等，总发电成本必须保证在最小范围。但是在引进电碳电力调度后，原调度的决策模型就会随之发生改变，其改变主要体现以下几点：首先，其改变使模型决策变量得以扩充；其次，其改变使目标函数中的组成项不断增加；最后，强制减排和碳减排等要素的持续引入使系统调度约束条件增多。

4.2 数学描述

这里的变量就是指发电量和二氧化碳排放量，发电量和二氧化碳排放量之间有着不可分割的联系，针对不同情况二者的数量也有着较大差异。对于化石燃料电源，发电量与二氧化碳排放量之间的关系为正比，即随着发电量的增加，二氧化碳的排放量也随着上升。在确定决策变量的过程中，通常用字母K来表示电源，用g来表示发电量，用E来表示二氧化碳排放量。

5 结语

当前阶段，强化发电过程中低碳电力调度的适用程度是电力产业实现快速发展的有效途径之一，为此，相关部门应加强现代化技术在电力调度领域的应用，使用清洁的可再生能源代替不可再生能源，实现电力行业的可持续发展。

参考文献：

[1] 李丹丹，苏宏.低碳电力调度方式及其决策模型[J].工程技术：文摘版，2016（11）

[2] 戴子明，万利，吕顺喜，等.关于低碳电力调度方式及其决策模型的研究[J].科研，2016