低碳电力调度方法分析

低碳电力调度方法分析

在电力系统运行中，电力调度起着举足轻重的重大作用，是保证供电持续、稳定的关键手段。近年来，我国经济发展迎来了新常态，对电力系统供电质量要求越来越高。而以往电力调度比较关注供电量的问题，忽视供电质量管理，易造成资源浪费。根据社会生产生活的供电需求及国家节能减排政策要求，电力系统采用低碳电力调度理念。文章从低碳电力调度提出的背景及内涵入手，基于理论和实践经验对常用的几种低碳电力调度方法进行了分析，仅供广大同行参考借鉴。

标签：低碳电力调度；内涵；背景；近零排放电源

21世纪，全球经济迅猛发展，进入了全球化、区域化发展阶段，为世界创造了巨大财富。但是，世界经济发展的同时，以全球变暖为特征的气候问题日益严峻，引起世界各国广泛关注，碳减排与发展低碳经济成为世界经济发展的主流，我国亦是如此。由于我国在过去很长一段时间内采用粗放型经济增长方式，资源消耗巨大、环境污染严重，继续发展低碳经济。众所周知，电力行业生产的碳排放量是较大的，面临着巨大的节能减排挑战。为适应当前经济发展需要，我国电力系统生产应当采用低碳电力调度模式，尽可能降低碳排放量，创新电力行业生产及发展模式。

1 低碳电力调度提出的背景及内涵

1.1 背景

在我国，电力调度历经了三个发展阶段，分别是“三公调度”、“经济调度”和“节能调度”。其中，“三公调度”讲究公平性，以保证各类设备发电完成率均匀性为原则进行发电计划编制；“经济调度”讲究经济性，以成本等微增率为原则进行发电计划编制，将电力生产与运营中的“显性”成本纳入发电计划中，明显提升了电力调度经济性；“节能调度”讲究节能性，以最大程度的减少能源消耗为原则进行发电计划编制。这种调度方式能有效降低二氧化碳的排放量，减少环境污染。从目前来看，我国电力调度处于从“经济调度”向“节能调度”转型的关键时期，进入了低碳电力调度发展阶段。随着低碳经济时代的到来，低碳、生态等基于可持续发展产生的理念日渐深入人心，对各行各业生产方式产生巨大影响，具体到电力行业，催促了低碳电力调度方式的产生。无论是“三公调度”还是“经济调度”，都没有考虑电能生产对环境、资源的影响，而低碳调度将能源消耗纳入到电力调度中，实现发电计划优化决定，一方面满足了供电需求，另一方面保护了环境，节约了资源，使外部成本内部化。

1.2 内涵

同其他调度方式相比，低碳电力调度具备以下内涵：第一，其他调度方式集中考虑电能本身问题，忽视电能生产所造成的污染排放。但是低碳调度方式引入

了碳交易和碳价，给予二氧化碳排放一定的经济价值，使二氧化碳成为电能生产并存的一类资源。在电能生产不仅要考虑电能本身问题，更要注重二氧化碳与电能生产之间的关系，协调好二者之间的关系，保证电能生产质量的同时减少二氧化碳排放。第二，低碳电力调度由于引入了碳成本，改变了以往发电序位，优化了发电计划决策水平。经济调度采用基于发电序位表的排序方式，但是低碳电力调度由于引入了碳成本，改变了发电序位，对电力调度决策空间产生了重大影响，需要构建新型电力调度的决策模型。由此可见，低碳电力调度改变了发电序位和决策模型，与以往的电力调度方式相差甚远。

2 低碳电力调度方法分析

2.1 近零排放电源

所谓的近零排放，就是指采用水力发电、风力发电及核发电等具备可再生性的电力生产方式。从表面上看，采用以上发电源不会产生二氧化碳等污染物，污染排放量接近于零，对环境污染的影响较小。这种电源对应的特性函数关系，如下所示：

公式1：E=f（g）=0

其中，公式1中的f表示电源所用二氧化碳燃料所排放的污染因子；g表示近零排放电源的实际发电量。从公式就可以看出来，近零排放电源的碳排放量接近于零。

2.2 化石燃料电源

化石燃料电源，其实是以石油、煤炭、天然气等为主要燃料进行发电的一种电力生产方式。发电厂使用这种方式生产电力能源时，只有煤炭可以生产二氧化碳，当排放出来的二氧化碳进入大气后，对环境有一定影响。这种电源产生的二氧化碳排放量函数如下所示：

公式2：E=Ff

其中，公式2中的F表示电能生产燃料消耗的具体数值。在化石燃料电源模式下，实际发电量的数学公式如下所示：

公式3：g=Fq？浊

其中，公式3中的q表示电能生产燃料单位体积发热值；η表示能量转换效率。通过公式2和公式3可以得到化石燃料电源对应的特性函数关系，如下所示：

公式4：E=■■g

根据公式4可以得到化石燃料电源的电碳关系。但是对于不同种类的发电

厂，即使同样采用化石燃料，其对应的特性函数也会有所差异。因此，从固定发电机组方面看，化石燃料电源的能量转换效率会出现一定变化，而发电水平决定着变化的大小。若发电机组采用特定的某类燃料，其能源转换效率将在一个相对小的区间内变化。为简化分析，对化石燃料电源的电碳特性函数关系模型做了合理简化，认为特定发电机组G在运行中一直保持着常数变化。

2.3 碳捕集电厂

发电厂在既有发电设备基础上引入碳捕集系统，将电能生产过程中产生的二氧化碳分离开来，并输送到事先设定好的指定地点，避免二氧化碳进入大气环境中，实现长期隔离。这种方式不仅能保证了电能生产质量，还降低二氧化碳带来的环境污染。但是捕集二氧化碳需要消耗大量的能源，一定程度上降低了发电厂对外输出功率。假设发电厂为捕集单位二氧化碳排放所消耗的能量为a，补集的二氧化碳总量为E1，那么，发电厂等效的碳排放量E2的表示公式如下所示：

公式5：E2=E-E1=Ef-E1

这种情况下，发电厂对外输出功率g1的计算公式如下所示：

公式6：g1-g-aE1=Fq？浊-aE1

根据公式5和公式6，可以得到碳捕集电厂的电碳特性函数关系，如下所示：

公式7：E2=■g1+■-1E

当公式7中的E2为零时，表示发电厂没有实施二氧化碳捕集措施，此时公式7可以简化成为公式4。反而，如果发电厂实施二氧化碳捕集，E2不可能为零值。当E2取最大值E2i时，可以得到对应的计算公式，如下所示：

公式8：E2i=b■■g

其中，公式8中的b表示碳捕集率。根据公式4和公式7的对比分析，可以发现碳捕集电厂的电碳特性不再是一一对应的关系。在碳捕集电厂发电水量达到g时，便可以通过E调整来改变二氧化碳的排放量。由于g与E的不同调整。

3 结束语

综上所述，低碳电力调度是我国电力调度发展的主要趋势，它的推出与应用，促进了我国传统电力调度方式改革，也提高了电力调度水平。通过低碳电力调度方法，不仅保证了电力能源生产质量与供电质量，也减少了电力能源生产所产生的的污染问题，经济价值与社会价值和巨大。在今后电力调度中，可以采用近零排放电源、化石燃料电源碳捕集电厂等调度方法，优化电力能源调度技术含量，适应我国电力行业节能减排工作。