考慮環境容量裕度的差別化燃煤機組組合模型

郭丹陽, 高明宇, 班明飛, 于繼來

(哈爾濱工業大學電氣工程及自動化學院, 黑龍江省哈爾濱市 150001)

0 引言

目前,中國燃煤發電量約占總發電量的70%,燃煤產生的大氣污染物直接影響空氣質量[1-3]。治理燃煤機組的空氣污染問題主要存在以下4種方案:①采用低污染、低排放的清潔煤;②為現有機組安裝除塵設備;③提升清潔新能源發電比例;④發展可降低污染的發電計劃。其中,前3種方案能夠有效解決環境污染問題,但涉及大量的投資成本,屬于長期規劃。方案4則可在現有條件下,從電力調度角度給出快速有效的解決方案。

現有電力系統經濟調度(economic dispatch,ED)[4]與機組組合(unit commitment,UC)問題[5]的研究,一般綜合考慮經濟與節能減排[6]、碳交易[7-8]與碳捕集[9]、清潔能源大規模并網運行[10-11]等因素,通過建立單個或多個目標函數[12],并在特定約束下,利用各種優化算法[13-15]進行求解。目標函數大多表現為能耗總量最小、排污總量最小或二者某種綜合形式的物理量最優[2]。此外,還有研究進一步考慮了儲能[16-17]、需求響應與電動汽車[18]的影響。

上述研究為節能減排電力調度問題提供了較好的技術思路。然而,無論是在目標函數還是在約束條件中考慮環境因素時,絕大多數研究以排污總量為依據。總量控制方式雖可以在系統整體性指標層面最大限度地降低燃煤發電對環境的不良影響,但同時也明顯存在缺乏對人口密集區域空氣質量實施針對性改善調控的機制[19]。

人口密集區域對污染的自凈能力較小、環境容量裕度較低,而地廣人稀的區域自凈能力較大、環境容量裕度較高;此外,在分析燃煤機組對人口健康的影響時,應計及污染物的傳輸特性。……