试论低碳电力调度方式及其决策模型

王静

摘 要：对于电力企业而言，其对环境造成的污染是比较严重的。因此，必须贯彻落实低碳经济的发展理念，并改进电力企业的调度方式和决策模型。

关键词：电力调度；决策模型；经济效益；环境效益

中图分类号：TM73 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.111

火力发电厂是大多数城市电能的主要来源。随着城市人口的剧增，火力发电厂的数量也进一步增加。从火力发电厂的生产过程看，主要排放的废气是二氧化碳。众所周知，二氧化碳是一种温室气体，过多的二氧化碳聚集在一起易导致全球升温，这与可持续发展的理念是背道而驰的。因此，电力企业应采取适当的措施阻止过多的二氧化碳排放到大气中。比如，可采取低碳电力调度的方式，注重分析其经济性和节能性。本文对低碳电力调度方式及其决策模型进行了分析和探讨。

1 低碳电力调度的发展现状

纵观国内外的电力调度方式，低碳电力调度已逐渐取代了传统的电力调度方式，成为大多数电力企业的主要电力调度方式。与传统的电力调度方式相比，该方式具有明显的优势，主要体现在以下2方面：①传统的电力调度方式中仅重视电能生产，忽视了对环境的保护。而低碳电力调度方式既重视电能的最大程度生产，同时，也考虑了二氧化碳的排放，尽可能地减小了单位电能的温室气体排放量，从而同时获得经济效益和环境效益。②低碳电力调度方式考虑到了企业成本的投入，坚持以节约成本为原则，通过调节电序位，使碳约束在电力调度的决策模型方面发挥自身的作用。

2 低碳电力调度的重要性

2.1 是实现可持续发展的必然要求

随着我国城市化进程的不断加快，各方面资源的使用量也越来越大，尤其是在煤炭资源的使用方面。煤炭资源为我国的电力企业、水利企业等提供了主要的生产动力。然而，煤炭资源在使用过程中会排放大量的二氧化碳等污染物质，对我国的环境造成了严重污染。在可持续发展理念的指导之下，企业必须减少对煤炭资源的利用，这就要求改革电力调度方式，尽量采用低碳的电力调度模式，从而实现企业的可持续发展。

2.2 是实现企业长久发展的必然要求

对于电力企业而言，其生产过程中消耗的煤炭资源是较多的，这必然造成企业成本的增加。要想节约企业成本，就必须对电力调度方式进行改进。采用低碳电力调度的方式有利于减少煤炭资源的使用量，从而节约企业成本，有利于企业的健康、长久发展。

3 低碳电力调度的特点

3.1 碳捕集电厂的特点

碳捕集电厂是一种新型的发电厂，其主要发电设施仍然是传统电厂中采用的发电设施，其与传统电厂的主要区别在于碳捕集系统。由于传统发电厂不具备该系统，在电能生产的过程中，二氧化碳的排放量巨大，而碳捕集电厂能显著减少二氧化碳的排放量，其对二氧化碳的捕集率高达95%左右，然而，该电厂的缺点是能源消耗量比较大，尤其是在捕集二氧化碳的过程中，由于能源的消耗量大，发电厂的输出功率会大幅度降低，最终导致电能产量降低。因此，要想大范围普及碳捕集电厂，就必须找到发电水平与碳捕集总量之间的平衡点。

3.2 近零碳的排放电源

由于低碳电力调度生产过程中排放的二氧化碳较少，从性质上看，可将其归为近零碳排放电源，其必须满足不排放或少排放二氧化碳的前提条件。低碳电力调度中用到的主要是风电、水电等一些自然界含量丰富的可再生性能源。目前，我国水力发电企业的规模不断扩大，水力发电属于一种零碳排放的发电方式，对实现我国低碳电力调度的目标具有重要作用。近零碳排放电源的函数式为：

E=f（g）=0. （1）

式（1）中：E为电能生产过程中二氧化碳的排放总量；g为电源的发电量；f（g）为发电量所满足的函数关系。

在低碳电力调度中，由于发电过程排放的二氧化碳量趋近于零，因此，结果可用“0”表示。

3.3 普通化石燃料类电源

普通化石燃料是指利用煤炭等资源的火力发电厂，这类发电厂在生产过程中排放的二氧化碳总量较大，且排放出的二氧化碳直接进入空气中，其公式为：

E=Ff. （2）

式（2）中：F为电能生产过程中所需的燃料总量；f为二氧化碳的排放量。

采用这类电源的发电厂的发电效率在生产过程中的变化较大，能量转换率的波动也比较大。

4 低碳电力调度决策模型分析

4.1 决策模型的数学描述

4.1.1 确定决策变量

决策变量主要指的是发电量和二氧化碳排放量，二者之间具有一定的关系。对于近零碳排放的电源而言，其二氧化碳的排放量很少，几乎为0. 比如，我国的水力发电企业主要通过水力发电，水力属于一种近零碳的电源；对于普通的化石燃料电源而言，二氧化碳的排放量较大，其与发电量成正比，随着发电量的增大，二氧化碳的排放量也会增大。在发电量等决策变量确定的过程中，电源一般用K表示，发电量用g表示，时间用t表示，二氧化碳的排放总量用E表示。

4.1.2 目标函数的分析

目标函数中主要涉及到的要素为发电成本和碳成本。随着低碳经济的深入发展，对生产过程中二氧化碳的排放量提出了更高的要求。目标函数中的碳成本决定了二氧化碳的排放量较少，相应的碳化物成分也较少。目标函数向着低碳电力调度的方向发展，可促进电力调度决策模型的优化，使低碳科技不断创新和发展。

4.1.3 模型约束条件

目前，许多发电厂都不重视二氧化碳的排放量，导致在实际生产过程中二氧化碳的排放量巨大。针对此现状，政府下达了强制减少二氧化碳排放量的命令，这已成为许多大型发电厂运作的约束条件。然而，要实现二氧化碳排放量与发电总量的平衡，只依靠政府的努力是不够的，还需要电力企业改进自身的电力调度方式和决策模型。

4.2 决策模型的主要框架

4.2.1 决策变量的扩充

在所有的电力调度方式中，碳捕集技术是相对而言比较先进的技术，该技术可实现最大限度地降低二氧化碳排放量。在决策变量中，必须考虑到电源的类型，并将二氧化碳的相关因素引入其中。只有这样，才能使低碳电力调度方式取得更大的成效。

4.2.2 在低碳电力调度中加入目标函数

随着低碳电力调度方式的不断应用，二氧化碳的排放量得到了很大限度的抑制，这在一定程度上促进了低碳电力调度决策模型的优化。对于目标函数的组成项而言，增加碳价、碳税等要素可使二氧化碳的排放具有更高的经济价值。

4.2.3 增加约束条件

作为一种新型的低碳经济模型，其模型约束条件还不够全面，在二氧化碳的排放量方面的约束条件还有所欠缺，这就要求将强制减排目标和碳减排承诺等要素引入决策模型中。一般而言，低碳电力调度的决策模型中应包含低碳技术约束、负荷平衡约束、网络传输约束和机组运行约束等约束条件。低碳技术要素是决策模型中的关键要素，该要素主要由碳排放计划和低碳技术约束组成。

5 结束语

在国内外低碳经济的趋势下，我国的传统电力调度正面临着巨大的挑战。要想实现低碳经济的发展目标，就必须将低碳要素引入电力调度方式中，并不断改进和优化电力调度的决策模型，从而使电力企业的综合效益得以提升。

参考文献

[1]王洪旭.低碳电力调度方式及其决策模型分析[J].城市建设理论研究（电子版），2012（27）.

[2]刘泽.低碳电力调度方式及其决策模型分析[J].广东科技，2013，22（2）.

〔编辑：张思楠〕