[发明专利]一种适用于新能源接入背景下的区域电网碳排放管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统发电规划领域，具体涉及一种适用于新能源广泛接入背景下的区域电网碳排放管理方法。

背景技术

近年来，随着能源需求的持续增长，环境问题日益凸显。推行节能减排，发展低碳经济是应对当前气候变暖、雾霾危机的有效措施，也是可持续发展的必由之路。目前，我国电力行业作为CO₂排放大户，占全国碳排放总量的比重超过40％。因此，在电网层面，建立高效、完善的碳排放管理机制，发展低碳电力潜力巨大，受到社会广泛关注。

当前的减排措施可以分为两大类：发电侧可再生能源的接入以及需求侧管理。由于电力行业的碳排放量主要源自发电侧，再加上与需求侧资源频繁进行交互会带来额外费用，因而提高发电侧新能源并网比重，制定最优的低碳调度方案无疑是更好的选择。对于含新能源发电的优化调度问题，有文献在传统的低碳经济调度模型基础上考虑了风电预测误差的影响。有学者在调度模型中计及了环境约束，并重点分析了碳补集电厂的运行特性和经济效益。另外，还有学者研究并制定了风-火电系统联合协调调度方案。

尽管新能源在节能减排方面作用显著，其出力的间歇性和波动性也会给电网带来诸多不确定因素，进而降低整个系统的安全性和可靠性。概率潮流是电力系统不确定性分析的重要工具，其通过概率统计方法得到系统潮流的分布信息，能够计及各种随机因素场景，全面反映电网的运行工况，便于调度人员发现系统薄弱环节和潜在风险。多数文献将概率潮流方法分为三类：模拟法、近似法和解析法。以蒙特卡洛仿真(MCS)为代表的模拟法原理简单、通用性强且精度最高，但计算规模过大，耗时长。近似法包括点估计法、一次二阶矩法等以及解析法中的半不变量法(CM)等计算速度快，但局限性较大，精度难以保证，易受随机变量类型及系统维数的制约。目前的研究主要围绕算法本身如何兼顾计算精度和效率，例如改进采样方法、降低变量维数等。然而，关于概率潮流在系统静态安全评估以及优化调度模型中的应用方面的文献相对较少。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种可实现对实际电力系统碳排放量的综合管理，并为新能源场站选址方案的评估提供新的思路的适用于新能源广泛接入背景下的区域电网碳排放管理方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种适用于新能源广泛接入背景下的区域电网碳排放管理方法，包括如下具体步骤：

步骤S1：建立区域碳排放量管理模型，该模型可以通过控制不同城市之间的碳排放量实现整个地区的碳排放平衡，防止局部城市过污染，有利于污染物的稀释扩散；

步骤S2：采用基于随机响应面法的概率潮流计算出含多个关联新能源电站的电网潮流分配情况；

步骤S3：采用帝国主义竞争算法求解多目标区域碳排放量管理模型，得到Pareto非劣解集；

步骤S4：通过引入罚函数检验并调整得到的Pareto解，避免节点电压越限或支路过载；

步骤S5：利用交互式满意度决策方法，根据系统运行人员的不同需求从Pareto解集中选出模型的“最优解”；

步骤S6：通过改变新能源电站接入位置、各目标函数参考隶属度设置，评估不同方案的综合效益。

进一步地，所述步骤S1中具体为：建立区域碳排放量管理模型，该模型在传统的低碳优化调度模型基础上，计及新能源电站接入系统的影响，引入区域碳排放量管理的概念，通过控制不同城市之间的碳排放量实现整个地区的碳排放平衡，防止局部城市过污染，有利于污染物的稀释扩散，该模型共含有3个优化目标，分别为平均发电成本最低、平均碳排放总量最小、平均区域碳排放差异量最小，并且包括4个约束条件分别为功率平衡约束、火电机组出力约束、节点电压约束以及支路功率约束。

进一步地，所述步骤S2具体包括：

步骤S2.1：输入电网参数、网络拓扑结构以及系统输入随机变量(包括风电场、光伏电站和负荷)的概率分布参数；

步骤S2.2：选取M个标准正态变量ξ_i的配置点；

步骤S2.3：采用Nataf变换将所有配置点从标准正态空间转换到原始空间，得到一系列关联输入变量的样本点；

步骤S2.4：利用Matpower工具箱对每个输入样本点进行确定性潮流计算，得到对应的输出响应量Y(包括节点电压、支路功率、网损等)的样本点；

步骤S2.5：通过配置点及其对应的输出响应样本求解多项式的未知系数a_i，得到输出变量Y的多项式混沌展开表达式。

进一步地，所述步骤S3具体包括：