[发明专利]一种含燃气-燃煤-风电机组的电力系统低碳控制方法

说明书

本发明公开了一种含燃气‑燃煤‑风电机组的电力系统低碳控制方法，所述方法包括：基于碳排放流理论，将发电侧碳排放责任归算至负荷侧，计算出未响应时负荷侧各节点碳势和总碳排放量；引入Shapley值分摊碳排放责任计算各负荷节点的碳排放合理范围，进而根据碳排放合理范围，根据阶梯碳价制定计算出未响应时负荷侧各节点的碳排放成本；构建以电力系统经济调度为一阶段优化模型和以碳价为信号的需求响应低碳优化调度的二阶段优化模型，通过需求响应调节用户侧负荷，同时计算出响应后的负荷侧各节点总碳排放量及碳排放成本，并与响应前数据进行对比，进而降低总碳排放量，减少碳排放成本。本发明利用负荷侧调节能力降低系统碳排放量。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种含燃气-燃煤-风电机组的电力系统低碳控制方法。

背景技术

过度消耗化石燃料所导致的全球变暖是当前人类社会生存与发展面临的最严峻的挑战之一。温室气体导致的气候变暖效应中，CO2的作用高达77％^[1-2]。作为主要的碳排放源之一，电力工业的低碳发展已经成为一项重要任务，努力实现低碳发展是新形势下电力行业发展的新主题^[3]。

目前，电力生产所利用的一次能源仍以煤炭等化石能源为主，造成了巨大的碳排放。由于碳排放和发电环节紧密相关，因此，在传统意义上，对于电力系统的碳排放责任相关研究主要侧重于发电侧。针对发电侧，世界各国制定了许多有关碳税、碳价的相关碳交易机制政策，如总量管制、交易制度、上网电价补贴政策等，以减少碳排放量。然而，对于负荷侧参与的电力系统低碳运行策略研究较少。目前，作为发展低碳电力的一种有效分析工具，碳排放流理论得到了进一步的发展与完善。碳排放流理论可以为面向低碳的电力系统控制方法、发电运行计划及方式定制乃至中长期电网电源规划方法等提供理论帮助；因此，碳排放流理论的建立为负荷侧碳责任分析提供了新的思路^[4-5]。

针对如何将负荷侧碳排放责任分配合理的不足，采用基于Shapley值碳责任分摊方法^[6]可以合理解决这个问题，在碳排放分摊责任的应用上具有更好的公平性和一致性。通过基于Shapley值碳责任分摊方法，计算出各负荷节点分摊的碳排放责任合理范围，进而提出一种跟据碳责任范围为基础的阶梯碳价制定方法。

近年来，随着智能电网的发展，用户侧参与电力系统控制运行的研究日趋完善^[7]。在用户侧，可以通过引导用户提高节电意识，改善用电行为，消减不必要的用电需求或转移尖峰负荷，促进电力系统碳排放量的减少，因此，需求侧响应也可以参与到电力系统的节能减排中。负荷侧的节能减排能力体现在可以通过需求响应合理平移负荷，在不同的时间段内平移碳排放责任，从而避免某时段某负荷节点侧承担过高碳责任，在低碳经济背景下，降低碳排放成本。

发明内容

本发明针对需求侧参与电力系统低碳控制的不足，提出一种含燃气-燃煤-风电机组的电力系统低碳控制方法，利用负荷侧调节能力降低系统碳排放量，详见下文描述：

一种含燃气-燃煤-风电机组的电力系统低碳控制方法，所述方法包括：

基于碳排放流理论，将发电侧碳排放责任归算至负荷侧，计算出未响应时负荷侧各节点碳势和总碳排放量；

引入Shapley值分摊碳排放责任计算各负荷节点的碳排放合理范围，进而根据碳排放合理范围，根据阶梯碳价制定计算出未响应时负荷侧各节点的碳排放成本；

构建以电力系统经济调度为一阶段优化模型和以碳价为信号的需求响应低碳优化调度的二阶段优化模型，通过需求响应调节用户侧负荷，同时计算出响应后的负荷侧各节点总碳排放量及碳排放成本，并与响应前数据进行对比，进而降低总碳排放量，减少碳排放成本。

其中，所述阶梯碳价具体为：