摘要：本文分析了低碳理念下电力调度概况及其特性，然后对其决策模型进行了探讨，希望能够促进电力调度的科学发展。
关键词：低碳；电力调度；决策模型；碳捕集
一、提出低碳电力调度的背景
中国的电力调度方式经历了三个阶段，分别是“三公”、“经济”、“节能”方式，第一种调度方式是首先要确保各类设备发电完成率均匀性的；第二种是要考虑成本等微增率为原则的，是要考虑其中的运营生产成本的；第三种是要尽量降低二氧化硫等污染物排放，尽最大可能减少化石能源消耗的调度方法。
二、低碳理念下电力调度的概况
2.1低碳电力调度的概念
低碳电力调度主要包括三公调度、经济调度和节能调度这几个重要的过程。三公调度的主要目标是公平性，因此在制定调度计划的时候一定要坚持发电完成率均匀的原创进行。经济调度的目标主要是经济性，即实现发电的经济效益，因此在制定电力调度计划的时候要综合考虑电力生产和电力调度成本。
2.2低碳电力调度方式的特点
和传统的电力调度方式相比，低碳电力调度方式具有以下两个方面的特点：一是低碳电力调度方式克服了传统电力调度方式只重视电能本身的弊端，将二氧化碳作为一种可以调度的资源引入其中，在提高经济效益的同时尽量将二氧化碳的排放量降到最低，从而实现电平衡和碳平衡的协调发展。二是低碳电力调度方式可以节约一定的电源成本。
三、低碳理念下各种电源的调度特性分析
3.1碳捕集电厂
从上面的分析可知，火电厂的电碳特性不是很令人满意，发电量越大就会排放越多的二氧化碳，这并不是我们所期望的。所以可以再传统火电厂的基础上，增加碳捕集系统，组织形成碳捕集电厂，通过将二氧化碳进行封闭处理，就可以实现二氧化碳的减排，但是捕集二氧化碳是需要很多能量的，这样也会使电厂对外输出功率降低，通过对二氧化碳的二次利用可以得到其他的经济效益。由于碳捕集电厂的函数关系过于复杂，此处只列出结果。
3.2低碳电力调度的决策模型
要实现低碳电力调度，我们需要在以下几个方面进行改变：
（1）增加决策模型的决策变量
首先我们需要引入碳捕集技术，就需要将二氧化碳的排放作为一个非常重要的资源引入决策，通过对模型的决策变量进行扩充让我们了解到低碳电力调度的决策需要更多的自变量。
（2）增加目标函数的组成项
通过增加目标函数的组成项，我们可以讲碳价、碳税等碳要素加入目标函数，令二氧化碳排放有了它所应当有的经济价值，成为决策模型的一个重要组成部分。
（3）增加模型的边界条件
增加约束条件，是要将碳减排纳入决策条件中，只有纳入了碳减排的电力调度才能称之为低碳电力调度。通过协调电碳关系，进行电力调度才能有其真正的作用。
3.3低碳电力模式下的研究探讨
（1）整体研究框架
低碳电力显然可以促进整个电力行业的长远发展，其影响也是深远的，当前的低碳电力研究集中在技术领域和经济领域的较多，但缺少低碳经济对电力行业的影响研究，而低碳电力的整体框架研究需要从宏观制度、行业、能源技术、市场和企业等层面进行研究，以上的基本元素构成了低碳电力的整体研究框架。
（2）电碳电力在低碳经济中的定位
低碳电力为引导的模式可以对电力行业产生深远的影响，低碳电力是低碳经济的重要组成部分，低碳电力可以起到控制环境污染、优化产业结构、促进低碳产业深化等，如何研究低碳电力在低碳经济中的定位，需要从实现电力行业的环保化、能源规划战略视野、国家宏观经济战略、碳减排产生的社会效益、电碳化空间的发掘潜力带来的环保成本等进行评估，其定位需要综合评估以上的多项指标才能达到科学研究的目的。
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（3）实现我国电力低碳化发展的技术路线研究
低碳技术是实现低碳电力的核心，受其效益、成本、风险与成熟度等因素的影响，由于低碳电力技术的成熟度不高，发展的成本高、风险大、效果也不明显，我国的低碳技术研究主要有IGCC、NGCC和清洁发电技术，可再生能源（水能、风能、生物能、太阳能等），各种CCS技术等。由于当前以传统的发电技术为主，因而制定发展路线时要结合传统技术和低碳化技术。
（4）实现我国电力低碳化的制度研究
CO2是典型的公共产品，因而其控制需要从宏观制度方面着手，以政府为主导和宏观调控的手段来进行电力低碳化的制度研究，而制度研究包含多个子系统，如CO2排放交易的市场机制，最低能耗标准、低碳电量配额等约束机制，绿色电价激励机制，碳税和污染税等财税控制机制。以制度为基础，寻求实现低碳经济与低碳电力的平衡协调，以可持续发展为归宿的发展模式。
四、低碳电力调度决策模型以及算例
4.1低碳电力调度决策模型
（1）决策模型框架
要实施低碳电力调度方式，之前的决策模型就会随着改变，主要表现在：模型扩充的变量决策、目标函数的组成项以及模型的约束条件。
随着碳捕集等低碳电力调度技术的引进，不仅拓宽了等待决策的电源品种，通过分析各种电源调度特性，也将二氧化碳作为重要的资源引入电力调度决策中，进而得到决策变量的扩充系数。随着碳价、碳交易、碳税等相关政策的引入，电力二氧化碳排放也被赋予了。
（2）数学描述
在数学描述中，决策变量主要包括二氧化碳和发电量的排放量。在这过程中，对于近零碳排放量，二氧化碳排放一直为零；对于化石燃料电源，二氧化碳发电量和排放一直处于对应的状态，并且不需要任何单独的变量决策；对于碳捕集，二氧化碳和发电量通常以单独的决策变量呈现。
在目标函数中，必须综合分析碳成本和发电成本的关系，再根据标准函数将其表示出现。在约束条件中，通过目标函数关系可以得到平衡负荷、最小最大出力约束、速率约束、发电量、碳捕集运行约束等。
4.2低碳电力调度算例分析
在某电力系统实际数据构造中，其中4台600MW的燃煤机需要进行对应的碳捕集改造，并且将电力调度用于日常发电计划中。
（1）算例描述
为了更加客观的反映出传统电力调度和低碳电力调度的不同，该电力系统根据上述模型定义，简化成和低碳相关的因素，减小低碳模型计算规模以及复杂程度，有效减少对低碳模型过大的影响。
（2）计算结果
在基准场景中，虽然没有排放约束条件，但是在低碳电力调度中，也能得到最优发电计划。通过低碳电力调度方式中，600MW的碳捕集、燃煤电厂以及可用调节的水电发电计划，其他容量的水电都可以运行在最小的出力状态中；对于不能调节的水电，并且没有弃水的现象，一般运行在固定的出力点。当调峰电源为可以调节的水电时，碳捕集的发电序位是临界位置，也可以在调峰上进行贡献，对于600MW 的燃煤机只需要在低谷负荷时，就能进行段压运行。
（3）比较分析
在高碳价场景中，如果碳价为160元每吨，较高的碳价会直接促使碳捕集装置运行在最大水平，进而获得更多的二氧化碳，让碳捕集调度运行比600MW的燃煤机组更加方便经济。因此，时常将600MW的机组参与到调峰中，碳捕集则只在低谷负荷中运行。
五、结束语
总之，随着低碳经济的快速发展，通过对于各个电源的分析，我们只有通过不断发展新能源，不断培养各企业的节能减排意识，在实际工作中，必须以实际系统为依据，明确电力系统调度决策的复杂度与新的内容，在碳平衡和电平衡衔接、协调发展的过程中，保障电力系统正常运行以及经济效益。
参考文献
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[2]王征.低碳电力调度方式及其决策模型探微[J].科学与财富,2015(23):182-183.
[3]郭元萍.低碳电力调度方式及其决策模型分析[J].企业技术开发:学术版,2016,35(7):82-84.
论文作者:孙环宇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：电力论文; 低碳论文; 模型论文; 二氧化论文; 方式论文; 经济论文; 技术论文; 《电力设备》2018年第2期论文;