淺談低碳電力調(diào)度方式及其決策模型

趙峰

摘 要：社會現(xiàn)代化進程的不斷加快，推動了電力行業(yè)的發(fā)展，為保證人們的生活質(zhì)量、提升電力使用的效率、提高環(huán)境質(zhì)量，確保電力調(diào)度的低碳模式在更多相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)適用勢在必行。在此基礎(chǔ)上，該文從低碳電力調(diào)度的特點出發(fā)，對低碳電力調(diào)度方式及其決策模型進行比較分析。

關(guān)鍵詞：近零碳排放 碳捕集電廠 二氧化碳排放

中圖分類號：TM73 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（c）-0063-02

1 低碳電力調(diào)度的重要性

1.1 電力調(diào)度

社會經(jīng)濟的快速發(fā)展在促進了城市現(xiàn)代化進程的同時，也對城鎮(zhèn)基礎(chǔ)配套設(shè)施的建設(shè)提出了更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。供電系統(tǒng)是保障人民正常生活學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)設(shè)施之一，因此，實現(xiàn)科學(xué)有效的電力調(diào)度一方面為提高城鎮(zhèn)居民的生活品質(zhì)、維持電力系統(tǒng)的安全運行提供了重要基礎(chǔ)；另一方面也是電力行業(yè)快速發(fā)展的技術(shù)保障。

1.2 火力發(fā)電的碳排放

當(dāng)前階段，電力的主要供給方式是火力發(fā)電，在保證了維持供電系統(tǒng)有效運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，也對環(huán)境造成了極大的負面影響。火力發(fā)電的能源消耗主要是煤炭等二氧化碳排放量較大的不可再生能源，現(xiàn)如今已經(jīng)成為電力二氧化碳最主要的產(chǎn)生、排放途徑，其對于資源的消耗量和環(huán)境的破壞程度極深。二氧化碳的排放量增加導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量大幅度下降和霧霾、酸雨、厄爾尼諾等現(xiàn)象的頻發(fā)，為此，深化低碳的電力調(diào)度在供電系統(tǒng)整個環(huán)節(jié)的應(yīng)用程度，實現(xiàn)可持續(xù)的電力發(fā)展目標(biāo)，將經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)建設(shè)結(jié)合起來，減少碳排放是現(xiàn)階段電力單位維持安全有序運行的首要前提。

1.3 低碳電力調(diào)度

低碳調(diào)度是現(xiàn)階段促進可持續(xù)的電力發(fā)展，將生態(tài)效益同經(jīng)濟效益進行有機結(jié)合，實現(xiàn)科學(xué)有效的電力調(diào)節(jié)的手段之一。根據(jù)火電廠二氧化碳的排放規(guī)律，運用原調(diào)度的方式，對于其排放形式做出具體的規(guī)定。在這一過程中要將電力運行的生態(tài)效益與經(jīng)濟利益相結(jié)合，實現(xiàn)矛盾的對立統(tǒng)一，加強低碳排放模式的普及，將現(xiàn)代化技術(shù)融入其中，實現(xiàn)低碳環(huán)保的電力供應(yīng)系統(tǒng)。低碳排放的電力調(diào)度模式，不僅可以維持生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展，在保護居民身體健康、提供更適宜的生活環(huán)境、促進電力行業(yè)的快速發(fā)展等方面，也起著十分重要的作用。

2 低碳電力調(diào)度主要和實行特點

2.1 電力調(diào)度的節(jié)能模式、經(jīng)濟模式和三公模式

供電系統(tǒng)的電力調(diào)度環(huán)節(jié)按照指向性和側(cè)重點的不同，劃分為節(jié)能、經(jīng)濟和三公等程序。其中，節(jié)能調(diào)度的主要目的是提高能源使用效率的同時，將能源的損耗降到最低，從根本上實現(xiàn)節(jié)能減排的電力系統(tǒng)運行目標(biāo)。通過可再生能源實現(xiàn)電力供給，實現(xiàn)能源的優(yōu)化配置，運用合理的電力調(diào)度手段實現(xiàn)節(jié)能減排的程序目標(biāo)。實現(xiàn)節(jié)能型電力調(diào)度，可以使能源的不必要消耗降到最低，從而確保二氧化碳的排放量有效降低，建設(shè)生態(tài)節(jié)約型的供電環(huán)節(jié)。三公調(diào)度是電力調(diào)度環(huán)節(jié)中以保證供電公平為基本目標(biāo)的調(diào)度流程，是確保居民基本用電不受干擾，將發(fā)電完成率的均勻當(dāng)作衡量標(biāo)準(zhǔn)的電力調(diào)度模式。最后一種是經(jīng)濟調(diào)度，是將經(jīng)濟投入成本與電力調(diào)度成本放在供電環(huán)節(jié)的首要位置，以獲取經(jīng)濟利益為主要的運行目的，在電力發(fā)電的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，將成本等相關(guān)微增率當(dāng)成執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)，屬于較為常用的電力調(diào)度模式。節(jié)能模式、經(jīng)濟模式和三公模式是當(dāng)前階段電力調(diào)度的主要模式，然而如果要實現(xiàn)低碳電力調(diào)度，上述三種模式都存在著不足的地方。

2.2 電力調(diào)度的節(jié)能、經(jīng)濟和三公模式的缺陷

三種調(diào)度方式都存在著不同的側(cè)重點，經(jīng)濟模式強調(diào)經(jīng)濟效益的獲取。三公模式只考慮供電的完成率是否公平，二者都忽視了電力運轉(zhuǎn)過程中二氧化碳排放對于生態(tài)環(huán)境的破壞。節(jié)能模式雖然強調(diào)了對于能源的有效利用，對于碳排放有相應(yīng)的減輕作用，卻將側(cè)重點更多放在了節(jié)約能源方面。節(jié)能、經(jīng)濟和三公模式都沒有對二氧化碳的排放進行專門的管理，使得碳排放的問題在供電系統(tǒng)的運行過程中沒有得到解決，電力調(diào)度的運轉(zhuǎn)模式無法實現(xiàn)管理的最優(yōu)化。當(dāng)前階段，要實現(xiàn)真正意義上的低碳電力調(diào)度，必須綜合火力發(fā)電碳排放的特點與電力調(diào)度運行環(huán)節(jié)的基本模式，參考各方面的影響因素，將低碳的電力調(diào)度落實到電力系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)。

2.3 低碳電力調(diào)度的特點

傳統(tǒng)的電力調(diào)度主要是重視電能的本身，忽視了二氧化碳排放給環(huán)境帶來的危害。然而低碳電力調(diào)度方式的引入可以讓二氧化碳成為可調(diào)度的資源，因此在低碳電力調(diào)度過程中，必須對二氧化碳排放與電能生產(chǎn)進行綜合考慮，必須讓經(jīng)濟效益得以增強的同時降低二氧化碳排放量，進而降低對環(huán)境造成的污染，使碳平衡和電平衡得以協(xié)調(diào)發(fā)展。

3 對低碳電力調(diào)度特點進行分析

3.1 普通化石燃料的碳排放

從根本上看，低碳電力調(diào)度所使用的電源與傳統(tǒng)的電力調(diào)度模式電源都包括化石燃料。化石燃料作為一種不可再生資源，在火力發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛，包括石油和煤炭等化石類型。而轉(zhuǎn)化的過程中，只要環(huán)境中包含氧氣，就會出現(xiàn)碳排放的現(xiàn)象。而碳排放的總量是由發(fā)電燃燒的總化石燃料的數(shù)量決定的，化石燃燒的總量越多，二氧化碳的排放總量就越大，對于環(huán)境造成的負面影響程度也就越強。

3.2 近零碳的排放

低碳電力調(diào)度具有近零碳的排放特點，是指在火力發(fā)電的過程中，二氧化碳的排放量無限趨近于零，實現(xiàn)對碳排放的有效控制。近零碳的低碳電力調(diào)度主要使用的發(fā)電能源為清潔的可再生能源，如風(fēng)能、水能等，在供電過程中實現(xiàn)了二氧化碳的排放的完全治理，對于建立生態(tài)節(jié)約型社會有著極為重要的作用。

3.3 碳捕集電廠

在電廠進行火力發(fā)電時，將碳捕集的程序添加到原有的系統(tǒng)中，從源頭將碳排放的總量抑制到可控范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)對二氧化碳排量的有效控制。因為碳捕集的系統(tǒng)依托于火力發(fā)電設(shè)備，使其在系統(tǒng)運行的時候，會提高能源的消耗率，火電設(shè)備進行發(fā)電的過程中對能源的要求無法得到滿足，其結(jié)果會導(dǎo)致供電系統(tǒng)的輸出功率有所降低。在碳捕集實施低碳電力調(diào)控時，對于碳排放的捕集率一般在80%以上。隨著技術(shù)水平的不斷發(fā)展使得碳捕集的效率也在不斷增加，其在火力供電過程中的能源消耗也有所降低，為減少電力二氧化碳排放量提供了有力的支持。

4 對電碳電力調(diào)度決策模型進行分析

4.1 模型的主要框架

傳統(tǒng)電力調(diào)度的決策模型通常是將系統(tǒng)中的電源出力曲線當(dāng)作決策的主要內(nèi)容，其調(diào)度方案必須達到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臈l件、電源技術(shù)特點、調(diào)峰約束的條件、系統(tǒng)的負荷要求等，總發(fā)電成本必須保證在最小范圍。但是在引進電碳電力調(diào)度后，原調(diào)度的決策模型就會隨之發(fā)生改變，其改變主要體現(xiàn)以下幾點：首先，其改變使模型決策變量得以擴充；其次，其改變使目標(biāo)函數(shù)中的組成項不斷增加；最后，強制減排和碳減排等要素的持續(xù)引入使系統(tǒng)調(diào)度約束條件增多。

4.2 數(shù)學(xué)描述

這里的變量就是指發(fā)電量和二氧化碳排放量，發(fā)電量和二氧化碳排放量之間有著不可分割的聯(lián)系，針對不同情況二者的數(shù)量也有著較大差異。對于化石燃料電源，發(fā)電量與二氧化碳排放量之間的關(guān)系為正比，即隨著發(fā)電量的增加，二氧化碳的排放量也隨著上升。在確定決策變量的過程中，通常用字母K來表示電源，用g來表示發(fā)電量，用E來表示二氧化碳排放量。

5 結(jié)語

當(dāng)前階段，強化發(fā)電過程中低碳電力調(diào)度的適用程度是電力產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)快速發(fā)展的有效途徑之一，為此，相關(guān)部門應(yīng)加強現(xiàn)代化技術(shù)在電力調(diào)度領(lǐng)域的應(yīng)用，使用清潔的可再生能源代替不可再生能源，實現(xiàn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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