考虑风力发电的低碳电力调度建模与仿真.docx

摘要：电力行业消耗了大量的传统能源，对自然环境产生巨大的压力。碳交易的提出，迫使电力行业通过技术手段降低碳排放量。风能作为一种具有发展前景的清洁能源，受到人们的青睐。然而，风电的不确定性给电力调度带来一系列的困难。本文结合碳交易的不同引入方式以及风电的不确定性，对电力系统调度进行研究，依次建立不同的数学模型，并逐步改进，力求实现经济效益和环境效益的最优化。

首先，建立静态低碳电力调度模型，优化电力系统的经济成本和环境成本，引入碳价格将多目标优化问题转换为单目标优化问题。另外，用概率论的方法描述风电出力特征。风电不确定性给电力系统带来的损失，引入惩罚因子和备用因子进行估计风电不确定性给电力系统带来的损失。仿真算例以两台风电机组和两台火电机组为例，对模型的重要参数做灵敏度分析。结果显示，碳价格的提高对火电机组出力具有限制作用，惩罚因子和备用因子也可以根据碳价格的情况确定。

其次，建立动态低碳电力调度模型，充分考虑电力系统的安全性，在一个调度周期内研究火电机组出力情况。对于风电不确定性的处理，在概率论方法的基础上，提出场景分析。模型的改进为求解带来了困难，鉴于此，本文对NSGA-II算法作简要介绍，并通过该算法生成Pareto最优解集，结合碳价格进行辅助决策。算例结果以六台风电机组和一个风电场为例，根据三种不同的碳价格水平，确定最优的电力系统调度计划。

最后，建立基于碳排放权的动态低碳电力调度模型，对电力系统经济成本进一步优化，并将碳排放额作为约束条件，供电力系统内部合理安排。算例部分对比定额减排条件下五种调度模式的优劣，并以三台火电机组和一个风电场为例。结果表明，所有火电机组共享一个碳排放指标是最优的调度模式，而非合作模式与合作模式23(第二台和第三台火电机组共享碳排放指标)产生最多的经济成本，这是由于三台火电机组的能耗曲线决定的。另外，对超额减排所带来的问题提出两点解决思路，并探究减排力度与负荷降低的百分比的定量关系，为电力系统运营商实施超额减排策略提供参考依据。

关键词：电力调度；碳交易；多目标优化；风电

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 研究现状

1.4 本文研究工作

第二章 静态低碳电力调度

2.1 模型

2.1.1 目标函数

2.1.2 约束条件

2.2 风电不确定性

2.2.1 风速特征

2.2.2 风电出力特征

2.3 算例分析

2.3.1 投资态度对调度计划的影响

2.3.2 碳价格对调度计划的影响

2.3.3 碳价格、投资态度对调度计划的综合影响

2.4 本章小结

第三章 动态低碳电力调度

3.1 模型

3.1.1 目标函数

3.1.2 约束条件

3.2 风电不确定性

3.2.1 风电出力特征

3.2.2 场景分析

3.3 模型求解

3.4 辅助决策

3.5 算例分析

3.6 本章小结

第四章 基于碳排放权的动态低碳电力调度

4.1 模型

4.1.1 目标函数

4.1.2 约束条件

4.2 碳交易、碳排放权以及碳价格

4.3 算例分析

4.3.1 定额减排

4.3.2 超额减排

4.4 本章小结

第五章 结 论

参考文献