【摘要】：長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)電源構(gòu)成中火電裝機(jī)容量的比重過(guò)高,導(dǎo)致電力系統(tǒng)成為我國(guó)溫室氣體排放量最大的行業(yè)。因此如何對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度以降低電力系統(tǒng)的碳排放水平,實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的低碳運(yùn)行,具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。電力系統(tǒng)的低碳發(fā)電調(diào)度是電力工業(yè)走可持續(xù)發(fā)展的必由之路,需要在調(diào)度模型及算法、低碳減排管理措施與技術(shù)手段、提高電網(wǎng)中清潔和可再生能源比例等方面做全方位的考量,協(xié)調(diào)配合以達(dá)到低碳電力的目標(biāo)。針對(duì)如何實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)低碳發(fā)電調(diào)度,主要進(jìn)行了如下幾方面的研究:采用圖論中的最小費(fèi)用流算法建立了電力系統(tǒng)有功經(jīng)發(fā)、輸、變電環(huán)節(jié)碳排放最小的日前發(fā)電調(diào)度模型,約束條件中計(jì)及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼s束及網(wǎng)絡(luò)損耗,將電力系統(tǒng)接線圖與網(wǎng)絡(luò)流圖相對(duì)應(yīng),網(wǎng)絡(luò)流圖中的流量與電力系統(tǒng)有功功率相對(duì)應(yīng),可直觀反映電力生產(chǎn)的碳排放流,對(duì)指導(dǎo)低碳發(fā)電調(diào)度具有實(shí)際意義。采用成熟的LINGO11優(yōu)化軟件對(duì)調(diào)度模型進(jìn)行求解,收斂速度快,適于求解較大規(guī)模實(shí)際電力系統(tǒng)的低碳調(diào)度問(wèn)題。經(jīng)IEEE-6節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)和實(shí)際省級(jí)電力系統(tǒng)的日調(diào)度算例分析,驗(yàn)證了該模型及算法的可行性和實(shí)用性。為了驗(yàn)證碳排放權(quán)與發(fā)電權(quán)交易對(duì)低碳減排的促進(jìn)作用,兼顧考慮碳排放權(quán)與發(fā)電權(quán)交易,在純火電系統(tǒng)建立了發(fā)電側(cè)火電收益最大為目標(biāo)的交易模型,發(fā)電權(quán)與碳排放權(quán)的初始分配按機(jī)組裝機(jī)容量分配,算例分析驗(yàn)證了發(fā)電權(quán)交易和碳排放權(quán)交易有助于火電系統(tǒng)“上大壓小”政策的實(shí)施。在吸納過(guò)剩間歇性風(fēng)電的抽水蓄能機(jī)組向火電購(gòu)買發(fā)電權(quán)的情況下,建立了火電與抽水蓄能收益最優(yōu)的交易模型,算例結(jié)果驗(yàn)證了火電與吸納清潔能源的抽水蓄能機(jī)組間開展發(fā)電權(quán)交易可以有效降低系統(tǒng)CO_2排放水平。對(duì)來(lái)水不足情況下水電向高效火電出售發(fā)電權(quán)的算例進(jìn)行了分析,驗(yàn)證了此交易可以減小水電損失,增加火電收益,但系統(tǒng)的碳排放水平有所增加。采用抽水蓄能技術(shù)是提高電網(wǎng)吸納清潔能源的重要手段,因此需要對(duì)抽水蓄能的合理容量和運(yùn)行策略進(jìn)行研究。提出了采用熵理論、改進(jìn)主成分分析法及二者相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)方法,綜合考慮有代表性的評(píng)價(jià)指標(biāo),確定電力系統(tǒng)中抽水蓄能的合理容量,避免了單一指標(biāo)評(píng)判造成的主觀性和片面性,使結(jié)果更具說(shuō)服力。通過(guò)對(duì)實(shí)際省級(jí)電力系統(tǒng)確定抽水蓄能容量的算例分析,驗(yàn)證了所采用方法的正確性和可行性。提出了網(wǎng)源兩級(jí)協(xié)調(diào)儲(chǔ)能的策略吸納大規(guī)模清潔能源入網(wǎng),即在電網(wǎng)側(cè)采用大容量抽水蓄能機(jī)組吸納大規(guī)模間歇性清潔能源入網(wǎng),而在清潔能源的電源側(cè)采用分布式儲(chǔ)能或小型抽水蓄能機(jī)組吸納清潔能源入網(wǎng),對(duì)提高電網(wǎng)中清潔能源比例具有重要作用。針對(duì)火電為主系統(tǒng)調(diào)峰能力不足的問(wèn)題,提出了擴(kuò)展水電調(diào)峰法對(duì)含水火電、風(fēng)電和抽水蓄能的電力系統(tǒng)進(jìn)行日前低碳發(fā)電調(diào)度分析�？紤]抽水蓄能機(jī)組的可變速運(yùn)行特性,能更好地發(fā)揮系統(tǒng)調(diào)峰和吸納清潔能源的作用,對(duì)目前我國(guó)沒有大型連續(xù)可變速抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行的現(xiàn)狀具有一定的借鑒意義。對(duì)實(shí)際省級(jí)電網(wǎng)在低、高風(fēng)電滲透率下的負(fù)荷進(jìn)行日前低碳調(diào)度分析,驗(yàn)證了擴(kuò)展水電調(diào)峰法的可行性。本文提出的低碳發(fā)電調(diào)度策略及其分析,對(duì)于減少電力系統(tǒng)的溫室氣體排放,減緩氣候變化,促進(jìn)電力工業(yè)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論和實(shí)際意義。
【圖文】：

抽水蓄能作用的發(fā)揮需要解決兩方面問(wèn)題，一是問(wèn)題，二是抽水蓄能的調(diào)度策略問(wèn)題。合理地對(duì)抽水蓄能機(jī)發(fā)揮抽蓄機(jī)組的作用，對(duì)電網(wǎng)吸納大規(guī)模間歇性清潔能源，調(diào)度具有重要作用，而適當(dāng)?shù)某樗钅苋萘渴菍?shí)現(xiàn)這一功能合理的抽水蓄能容量，是電網(wǎng)吸納大規(guī)模清潔和可再生能源水蓄能的容量確定方面，國(guó)外的研究不多，文獻(xiàn)[70]通過(guò)對(duì)有效管理確定抽水蓄能的最優(yōu)容量，通過(guò)對(duì)可再生能源與抽用將有助于降低發(fā)電總成本。國(guó)內(nèi)對(duì)抽水蓄能容量的研究主量折扣分析法；容量成本及系統(tǒng)缺電時(shí)間概率（Loss of Load線法；調(diào)峰容量比法；考慮風(fēng)電機(jī)組容量法；抽水蓄能機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行等方法。[71]通過(guò)求取開發(fā)容量與電力系統(tǒng)總費(fèi)用貼現(xiàn)值的曲線，取其為最優(yōu)開發(fā)容量。文獻(xiàn)[72]基于抽水蓄能電站的隨機(jī)運(yùn)行模擬的容量折扣對(duì)其投資效益評(píng)估和容量規(guī)劃的影響來(lái)確定抽水獻(xiàn)[73]通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的方法，得到系統(tǒng)缺電時(shí)間概率（LO

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文的指導(dǎo)意義。對(duì)實(shí)際省級(jí)電網(wǎng)在低、高風(fēng)電滲透率下的負(fù)荷進(jìn)行日前低碳調(diào)度分析，，以驗(yàn)證擴(kuò)展水電調(diào)峰法的可行性。本文以電力系統(tǒng)低碳發(fā)電調(diào)度為中心，對(duì)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)低碳調(diào)度的策略進(jìn)行分析，合理組織各章節(jié)內(nèi)容以構(gòu)成有機(jī)的整體，具體研究?jī)?nèi)容如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM73;X322

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