[发明专利]一种考虑增量负荷分配的联合分阶段供暖改造规划方法

说明书

一种考虑增量负荷分配的联合分阶段供暖改造规划方法，包括以下步骤：1）基于发电能源结构和清洁能源实际发电量构建了“煤改电”新增电量精细化分析模型，并在此基础上提出了一种“煤改电”新增电量精细化分析方法；2）以“煤改电”、“煤改气”分阶段改造方案为决策变量，以用户供暖支出的经济成本、供暖改造的环境成本和能源成本为优化目标，构建“煤改电”、“煤改气”联合分阶段规划模型；3）利用向量序优化算法对模型进行求解。本发明从供暖负荷的宏观分配角度出发，通过精细化的分析“煤改电”的新增电量，综合考虑“煤改电”、“煤改气”的优势和特点，提出了一种统筹兼顾经济、环境、能源等综合成本的联合分阶段规划方法。

技术领域

本发明属于能源技术领域，尤其涉及一种有效提升供暖改造综合效益和规划科学性的煤改电和煤改气联合分阶段规划方法。

背景技术

为解决我国日益严重的冬季雾霾问题，从2017年起京津冀及周边地区“2+26”城市开始推动冬季供暖的“煤改电”、“煤改气”工作。然而，由于相关规划缺乏科学指导，供暖改造工作又导致我国天然气供需失衡，造成了大范围的气荒，严重影响了居民的正常生活。与此同时，随着经济下行压力增大，我国冬季电力负荷持续走低，出现大规模的弃风弃光现象，造成了严重的清洁能源浪费。因此，研究一种能够统筹考虑“煤改电”、“煤改气”的科学合理的规划方法，对于提升我国清洁能源消纳能力，改善能源结构，缓解环境危机都具有重要的理论与实际意义。

从我国近年来的工程实践来看，现有的供暖改造方法主要存在三个问题：

1)供暖“煤改电”、“煤改气”项目是独立规划，无法充分发挥多种能源形式之间的互补优势和协同效益。以河北省为例，其首先是直接划定省内“煤改电”、“煤改气”供暖改造比例，然后再按照该比例进行独立的规划，由于改造比例划分缺乏科学依据，相关部门盲目扩大“煤改气”规模，直接导致该省在2017年出现严重气荒。而另一方面，近几年来我国“三北”地区清洁能源的消纳问题日益严重，尤其在甘肃、新疆等地区，2017年弃风弃光率均超过20％。如果能够对“煤改电”、“煤改气”工程进行统筹规划，科学设计“煤改电”、“煤改气”比例，不仅可以有效缓解北方天然气供应紧张的局面，还可以提升我国的清洁能源消纳能力，实现能源结构的综合优化。

2)对“煤改电”产生的新增电量缺乏精细化的分析和度量。我国供电来源较为多样，包括燃煤火电、水电、核电、风力发电、光伏发电等。只有尽量引导“煤改电”产生的增量负荷消纳风电、光伏等清洁能源，才能够改善我国供电结构，实现环境效益最大化。然而清洁能源发电量会受到装机容量和环境气候因素的制约，如果在“煤改电”过程中缺乏对新增电量的精确计算和分析，则有可能导致“煤改电”产生的增量负荷过大，反而促进化石能源的消耗，降低“煤改电”的环境效益。

3)目前“煤改电”、“煤改气”规划方法较为粗放，大多考虑一次性规划，缺乏统筹整个规划周期内综合效益的全局性视角。一次改造规模过大，是导致北方在短时间内出现天然气供应紧张的主要原因之一。事实上，天然气管道、清洁能源的建设、投产都不是一次性完成，而是分期、分批次实现。因此，只有分阶段、有序地推进“煤改电”、“煤改气”工程，才能够保证供暖负荷与能源发展相适应，实现整个规划周期内的经济、环境、能源等方面的综合效益最大化。

因此，本发明针对上述问题，1)拟通过在规划过程中对“煤改电”新增电量进行精确分析，精细化提高系统的清洁能源消纳能力，2)基于分阶段的思路，提出一种“煤改电”、“煤改气”联合规划方法，从而使规划决策能够充分发挥不同供暖改造方式的优势和特点，计及规划周期内天然气供应能力和清洁能源装机规模的变化，有效的提升供暖改造的综合效益和规划科学性。

发明内容

本发明从供暖负荷的宏观分配角度出发，通过精细化的分析“煤改电”的新增电量，综合考虑“煤改电”、“煤改气”的优势和特点，提出了一种统筹兼顾经济、环境、能源等综合成本的联合分阶段规划方法。

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了如下的技术方案：