[发明专利]一种计及碳交易的低碳调度与减排效益评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计及碳交易的低碳调度与减排效益评估方法，属电力技术经济技术领域。

背景技术

我国经济快速增长付出了巨大的资源和环境被破坏的代价，环境污染问题成为政府和民众关注的热点。如果不加快经济结构调整、转变增长方式，经济社会的可持续发展将难以为继。

社会生产生活离不开电力供应，其中电价的变动直接影响到电力供需。我们可以利用合理的电价机制来促使发电企业减少发电煤耗，提高一次能源的转换率，大力发展清洁能源；电网企业通过优化网架结构，降低网损，实现电能供应侧的节能减排；电力用户可根据电价变化合理安排用电时间，减少电费支出。总之，通过电价机制的作用可以减少电能消费和电力企业供应过程中的电能损耗，随时调节电力供求，实现供需平衡，最终实现节能减排和可持续发展的目的。

现已实施的需求响应电价制度有阶梯电价、峰谷电价等。阶梯电价制度通过划分一、二、三档电量，建立“多用者多付费”的阶梯电价制度，基本符合按收入定价的原则。但对工业用电不会产生影响。峰谷电价制度可引导用户合理用电，以电价来刺激用户多用低谷电和平段电，减少高峰用电量，实现改善负荷特性和移峰填谷，使负荷曲线趋于平缓，从而减少高耗能调峰机组的运行和启停，进而提高电力产业的发电效率，减少碳排放，但是对于清洁能源利用率的提升非常有限。而计及碳配额发放和碳交易市场的低碳电价机制对优化负荷曲线及产生节能减排效益鲜有研究。因此，提供一种计及碳交易的低碳调度与减排效益评估方法显得十分重要。

国际上采用的碳排放额度分配方法有欧盟的配额免费发放的祖父法、美国的配额拍卖发放法、澳大利亚的固定价格购买法等。

发明内容

本发明的目的是，为了得到计及碳交易电价所导致的碳排放量与计及碳交易费用下带来的减排效益，本发明提出一种计及碳交易的低碳调度与减排效益评估方法。

本发明的技术方案如下，一种计及碳交易的低碳调度与减排效益评估方法，所述方法建立低碳发电调度的日前计划模型，包括碳交易模型、计及碳交易的火电机组成本模型、计及碳交易的风电成本模型、低碳发电调度的日前计划模型目标函数和低碳减排效益定量评估模型，得到计及碳交易电价所导致的碳排放量与计及碳交易费用下带来的减排效益。

在计及碳交易的发电系统中，如果某发电厂的实际二氧化碳排放量超过系统分配限额，则该发电厂必须购买碳排放差额；如果某发电厂的实际二氧化碳排放量小于分配限额，则该发电厂可将剩余的碳排放额出售，此时可认为碳交易成本为负。具体表示如下：

其中，X代表碳排放量净值，表示实际产生的碳排放量和碳排放配额的差值，单位为t；为第j类发电机组的CO₂排放因子，单位为t/(MWh)；j表示第j个机组，i表示第i个时刻；代表j机组i时刻的发电功率，单位为MW；K_j为第j机组的碳排放额度，单位为t；为碳排放单价，单位为元/t。

本发明采用的碳排放额度分配方法为基于发电量的免费初始碳排放权分配方式，碳交易模型将碳排放权的分配与系统发电量联系起来，得到某发电系统分配到的碳排放限额计算式：

式中，P_L,t为各时刻负荷，单位为MWh；η为单位电量碳排放分配系数，η根据“区域电网基准线排放因子”确定，单位为t/MWh。

本发明低碳发电调度的日前计划模型目标函数为：

式中，F为发电总成本；i代表第i个机组，共N个火电机组，t表示第t个小时，共T个小时；C_Fi.t为火电机组燃料成本；C_CO2i,t为火电机组碳交易成本；C_Ri,t为火电备用成本；S_i,t为火电启停成本；C_Bw,t为风电发电运行成本；为风力发电机组碳交易成本。

本发明低碳发电调度的日前计划模型约束条件为：

(1)功率平衡约束

其中，P_Gi,t为火电机组i在第t时刻的功率；P_w,t为风电在t时刻的实际上网功率；P_L,t为t时刻的负荷；

机组出力上下限约束：

式中，为火电机组i的功率上限；为火电机组i的功率下限；为风电机组t时刻的功率上限；为风电机组t时刻的功率下限；其中风力上限根据预测值而定，下限定为该时刻预测值的20％；