考虑单碳量与双碳量的风电—碳捕集虚拟电厂低碳经济调度

作     者：孙洪 

作者单位：长沙理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周任军

授予年度：2017年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：风电机组 碳捕集机组 清洁能源 虚拟电厂 单碳量模型 双碳量模型 碳排放权交易 低碳经济 双阶段优化调度 

摘      要：作为碳排放的大户,电力工业的碳减排压力巨大,因此需提高清洁能源在电源结构中的比重,而清洁能源包括风电和碳捕集机组等。目前风电得到大力发展,但其间歇性和波动性强,难以被直接调度。传统火电机组的出力调整速度较慢,且经常调整成本很大,而碳捕集机组能快速改变捕集系统运行状态,因而其能快速调整净出力,是风电的理想调峰电源。鉴于我国未来仍将以火电为主的能源结构使得碳捕集机组备受关注,将其与风电结合在一起能够相互促进共同发展,对节能减排而言意义重大。碳捕集机组的灵活运行特性来源于碳捕集系统,因而深入研究捕集系统的运行流程,首次形成了捕集系统的单碳量模型。由出力随机的风电机组和灵活运行的碳捕集机组聚合而成的风电-碳捕集虚拟电厂,可实现内部协同优化,整体参与电网调度。应用所提出的单碳量模型,以各时段内该虚拟电厂在电力市场与碳市场中的净收益最大为目标,构建了虚拟电厂经济性优化调度模型。仿真结果表明虚拟电厂联合运行模式可协调优化内部各单元的出力安排与净碳排放水平,以跟踪风电出力变化,使风电成为可调度资源;相较于独立运行模式,能获得更显著的碳减排效益和更高的经济效益。上述单碳量模型是建立在捕集系统正在处理的CO2量只有一个值的基础上的,不够精确。为更准确描述捕集流程,将捕集系统正在处理的CO2量的单碳量形式,改进为再生塔正在处理的CO2量和吸收塔正在处理的CO2量的双碳量形式,从而首次提出了新型双碳量模型,并将其计入机组运行约束。以各时段内该虚拟电厂在电力市场与碳交易市场中的净收益最大化为目标,构建了虚拟电厂双阶段低碳经济调度模型。以日前调度结果作为虚拟电厂申报出力;在实时调度阶段,动态修正碳捕集机组的净输出功率,并辅以储能电池,以克服风电出力变化导致虚拟电厂实际出力偏离其申报值的难题。在仿真算例中对比分析了单碳量模型和双碳量模型,验证了所提双碳量模型合理,且除了具有传统单碳量模型的所有效果外,改进双碳量模型的储能电池配置容量将减少,且其经济性和低碳性更好。