碳交易条件下基于鲁棒优化的电源规划研究

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.22182

摘要/Abstract

摘要：

目的提高电源规划中对不确定性参数的处理能力。方法提出了一种碳交易条件下基于基数约束不确定集的鲁棒电源规划模型。通过构建基数约束不确定情景集，并引入“不确定性预算”的概念定义最好、最坏情景，以减少不确定性的程度。基于对偶理论将具有max-min-max三层规划结构的鲁棒模型转化为等价的混合整数线性规划，使用GAMS软件中的BARON求解器进行求解。结果碳交易成本能够促使更低的火电发电比例和更高的新能源发电比例。当不确定性预算越大时，目标函数值越低，决策风格越保守。结论碳交易条件下基于鲁棒优化的电源规划策略能够提高对不确定性参数的处理能力，规划结果具有鲁棒性和可行性，可在信息不确定的情况下为决策者提供决策支持。

关键词: 电源规划, 不确定性, 鲁棒优化, 碳价, 对偶理论

Abstract:

Objectives It is important to improve the processing ability of uncertain parameters in power planning. Methods A robust power planning model based on cardinality constrained uncertainty set under carbon trading condition was proposed. To reduce the degree of uncertainty, the uncertainty scenario set with cardinality constraints was constructed, and then the concept of “uncertainty budget” was introduced to redefine the best and worst scenarios. Based on duality theory, the robust model with max-min-max three-level programming structure was transformed into equivalent mixed-integer linear programming, which was solved by Baron solver in GAMS. Results The cost of carbon trading can promote a lower proportion of thermal power generation and a higher proportion of renewable energy generation. When the uncertainty budget is larger, the objective function value is lower, and the decision-making style is more conservative. Conclusions The power planning strategy based on robust optimization under carbon trading conditions can improve the ability to handle uncertain parameters. The planning results are robust and feasible, providing decision support for decision-makers in situations of information uncertainty.

Key words: power planning, uncertainty, robust optimization, carbon price, duality theory

中图分类号:

TK 01

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图/表 10

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参数	规划期/a
参数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
基准情景最大负荷/MW	2 900	3 240	3 559	3 910	4 259	4 670	5 137	5 651	6 261	6 838
灵活情景最大负荷/MW	2 900	3 240	3 559	3 910	4 166	4 530	4 983	5 368	5 948	6 496
电力需求/(GW⋅h)	10 000	13 200	14 520	15 970	17 500	19 330	21 260	23 300	26 000	28 300

参数	规划期/a
参数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
基准情景最大负荷/MW	2 900	3 240	3 559	3 910	4 259	4 670	5 137	5 651	6 261	6 838
灵活情景最大负荷/MW	2 900	3 240	3 559	3 910	4 166	4 530	4 983	5 368	5 948	6 496
电力需求/(GW⋅h)	10 000	13 200	14 520	15 970	17 500	19 330	21 260	23 300	26 000	28 300

参数	机组
参数	i1	i2	i3	i4
类型	燃煤	燃煤	燃气	光伏
单机容量/MW	300	100	400	100
运行费用/[元/(MW⋅h)]	360	380	629.5	0
上网电价/[元/(MW⋅h)]	398.1	398.1	707.7	390
碳强度/[t/(MW⋅h)]	0.746	0.832	0.441	0
年利用小时数/h	2 500~45 00	2 500~4 500	1 250~2 500	1 500~2 000
数量/台	5	9	2	6
置信水平/%	100	100	100	30

参数	机组
参数	i1	i2	i3	i4
类型	燃煤	燃煤	燃气	光伏
单机容量/MW	300	100	400	100
运行费用/[元/(MW⋅h)]	360	380	629.5	0
上网电价/[元/(MW⋅h)]	398.1	398.1	707.7	390
碳强度/[t/(MW⋅h)]	0.746	0.832	0.441	0
年利用小时数/h	2 500~45 00	2 500~4 500	1 250~2 500	1 500~2 000
数量/台	5	9	2	6
置信水平/%	100	100	100	30

机组	i5	i6	i7	i8	i9	i10	i11
类型	燃煤	燃煤	燃煤	燃气	水电	水电	光伏
单机容量/MW	600	300	100	400	100	200	100
变动成本/[元/(MW⋅h)]	300	340	360	610	0	0	0
上网电价/[元/(MW⋅h)]	398.1	398.1	398.1	707.7	525	525	390
碳强度/[t/(MW⋅h)]	0.681	0.746	0.832	0.441	0	0	0
年利用小时数/h	2 500~4 500	2 500~4 500	2 500~4 500	1 250~2 500	1 500~3 200	1 500~3 500	1 500~2 000
最大数量/台	5	5	5	5	4	4	30
置信水平/%	100	100	100	100	80	80	30