基于低碳及不确定电力需求的社会福利研究（适合电气B方向）文献综述

文 献 综 述

一、低碳及不确定电力需求的社会福利研究的背景

能源与人类的生存与发展有着密切的关系,它的大规模使用让人们的生活水平得到了很大程度的提高。目前石油在全世界初级能源的产量和消费中仍然位居第一位,其次是煤炭和天然气，然而这些化石能源是不可再生的，且储存容量和可供开发使用的时间都是有限的，因此能源危机更加严重。随着能源危机、资源短缺和环境恶化，重视开发和利用可再生、无污染的能源已经刻不容缓。能源危机让我们不得不选择风能、太阳能等可再生能源^[1-3]。

目前, 风力发电在技术上日益成熟，风力发电的成本在不断降低，商业化应用也在不断提高，风能作为一种可以有效解决环境、能源危机的可再生清洁能源，正逐步得到广泛的开发与应用。在电网运行中实现大规模风电并网,可以减少化石燃料消耗量，同时降低环境污染。然而风具有波动性和随机性等自然特性,使得风电的预测手段精度不是很高,大规模风电并网在一定程度上会对电力系统各方面的稳定运行造成影响,尤其是电力系统经济调度方面^[6]。

本文的研究是在低碳的大背景下，通过机组调用，综合实现低碳与经济效益最大化，进而实现社会福利最大化。这里的社会福利是指将风电大规模并网，与火电组合，在满足约束条件的情况下，优化地选定各时段参加运行的机组，求出机组的最佳运行方案，实现发电成本最小。

二、低碳及不确定电力需求的社会福利研究的意义

随着我国政府对环境问题的重视，以及世界范围都在实施低碳政策，实现可再生能源并网，提高用户侧的需求响应侧响应，提高能源利用效率是未来实现电力系统低碳发展的重要举措。电力系统运行中的经济机组组合问题也被称为开停机计划,它要求在保证系统安全和负荷平衡的条件下,在所研究的周期内合理选择运行机组和安排其开停机计划,尽可能的使周期内系统消耗的燃料(费用)总量为最少^[14]。合理的、经过优化的机组组合所带来的经济效益十分明显,从节能发电和提高系统经济效益等方面来看,电力系统经济机组组合问题的研究有十分重要的意义。将可再生能源风电大规模并入电网中，可以很好的减少对化石燃料的依赖性，从而使二氧化碳的排放量大大的减少。风电是一种取之不尽，用之不竭的能源，一方面它使得电力系统节约了煤炭等非可再生能源，有利于保护环境和降低发电成本；另一方面，因为风电的随机性，它的发电只是一种间歇性能源。但风电场的功率输出有很强的随机性，而且目前的预报水平还不能满足电力系统实际运行的需要，所以将风电大规模并入电网有一定的难度，需要将其与火电机组组合，才能使其满足需求^[7]。

三、基于低碳的优先顺序法机组组合

（1）机组组合

随着国民经济的快速发展，用电量需求越来越大，而且峰谷效应也越来越明显。为了使负荷满足要求，系统中联合运行的机组规模随之不断扩大，然而众多的发电机组拥有不同的发电效率，其中某些机组发电效率比较高，而某些则比较低。在已开机机组的容量范围内，如果不改变启停机组的数目而仅靠改变机组出力，一般很难通过调节满足负荷的这种变化。为了实现电力供需的平衡，并且要最合理地利用发电资源，就要预先对发电机组的启停和出力进行调度安排。这就是机组组合问题。机组组合是一个最优化问题，即在一定的约束条件下，确定某些可控制因素的合理取值，使所选定的目标达到最优的问题^[17]。机组组合中的控制变量是系统中各发电机组的开停机状态和出力，目标函数根据不同的评价标准而有不同的形式。机组组合的目的是针对在指定的周期内，满足系统负荷、备用容量、发电出力、传输容量、增降出力等限制，优化确定各机组的启停机计划和优化分配其发电负荷，使发电总费用最小。

(2) 优先顺序法的机组组合

优先顺序法将系统可调度的机组按某种经济特性指标事先排出顺序,根据系统负荷大小按这种顺序依次投切机组。优先顺序法计算速度快,占用内存少,常常找不到最优解,但能满足一般的应用要求^[17-18]。优先顺序法方法简单，容易实现，运算时间相对比较短，且不会存在不收敛或得不到可行解等的情况，能较快地获得满足应用的近似最优解，因此被较多地应用于实际系统中。然而传统优先顺序法方法采用机组在满负荷情况下的平均耗费、作为机组优先排序指标，一般不能全面地反映机组的运行费用。

（3）展望

本文为了设计方便，没有考虑风电场的各种约束，只考虑了火电厂的约束，所以如果更符合实际情况，此设计还需要改进。而且优先顺序法方法采用机组在满负荷情况下的平均耗费、作为机组优先排序指标，往往不能全面地反映机组的运行费用，存在着很大的主观性，它在求解的过程中很有可能会忽略掉最优解。所以还需深入学习和研究。

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