一种可再生能源配额制下的电源结构优化互补方法与流程

本发明属于电力系统规划运行领域，具体涉及一种可再生能源配额制下的电源结构优化互补方法。

背景技术：

1、传统的电源结构存在能源使用结构单一、污染物排放较大、能源转换效率低下等不足。对于可再生能源而言，其发电技术引入电力系统后给电力系统的节能减排带来了较大影响，然而，受限于自然资源条件与技术条件，可再生能源的投资成本相对较高且投资回报率问题较为明显。为了推进我国双碳目标的实现，鼓励可再生能源的不断消纳，电力行业提出了多种激励措施，其中可再生能源配额制度是我国政府进行可再生能源行业扶持，不断培育可再生能源市场化交易，促进其发电量水平达到所设定的市场份额的一种强制性政策机制。

2、电力系统电源结构优化是电力系统规划的重要构成部分，电源结构的合理性对电力系统的安全、可靠、经济运行以及电能质量、电网网架结构的规划均具有重要的影响与作用。目前，常规的电力系统电源结构的优化方法在于依据某一时期的负荷预测值，以经济与实用为原则以总成本最小为目标设计电力系统电源开发方案，未考虑可再生能源配额制对电源结构优化的影响。因此，在可再生能源配额制度下，亟需一套科学有效的电源结构优化方法以解决在何时何地建设何种类型的多大容量的发电厂的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种可再生能源配额制下的电源结构优化互补方法，包括：

2、基于传统电力系统运行约束条件，将绿证交易机制引入至可再生能源配额制中，综合考虑规划期内的系统收益、投资与运行成本，以规划期内系统收益最大化目标，对所述电力系统中电源结构进行协调优化。

3、优选地，所述方法包括以下步骤：

4、s1.基于所述电力系统规划期内的新增机组数量及运行数量、单一机组发电量及新增单一机组发电量、电力系统装机容量、系统电量以及绿证交易数量为约束，建立所述电力系统的规划约束条件；

5、s2.基于所述电力系统规划期内收益、投资成本与运行成本，建立所述电力系统规划期内的净收益表达式；

6、s3.结合所述规划约束条件，基于所述电力系统规划期内的净收益表达式，计算不同类型机组装机配比。

7、优选地，所述步骤s1中的规划约束条件有：

8、(1)新增机组数量约束：

9、

10、其中，xti表示第t年第i种机组的投建数量；ui表示第i种类型机组的可投建数量。

11、(2)新增机组的运行数量约束：

12、

13、其中，yti表示第t年新投建的第i种机组的运行数量。

14、(3)系统电量约束，即为电量平衡约束：

15、

16、其中，与qt表示第i种类型机组中原有、新建和系统总装机机组在第t年的发电总量。

17、(4)单一机组发电约束：

18、

19、其中，与表示第i种类型机组中原有机组在第t年的发电总量下/上限。

20、(5)新增单一机组发电约束：

21、

22、其中，与表示第i种类型机组中新投建机组在第t年的发电总量下/上限。

23、(6)电力系统装机容量约束：

24、

25、其中，wt表示第i种类型机组的单机容量；表示第t年第i种类型机组中新投建机组的年最大负荷；wold表示原有的所有类型机组的年最大负荷。

26、(7)绿证交易量约束：

27、

28、其中，表示第t系统出售的绿色证书数量；表示第t年系统购买的绿色证书数量。

29、(8)电力系统新增机组数量约束与运行机组数量约束：

30、xti∈n+,yti∈n+t＝1,2,l t；i∈ω

31、优选地，所述绿证交易量在可再生能源配额制下存在关系为：

32、

33、其中，αt为可再生能源配额系数，即制度中规定的可再生能源发电量占总发电量的比例；kg为量化系数，即将可再生能源配额的数量量化为绿色证书的数量。

34、优选地，所述步骤s2净收益表达式为：

35、π＝pr-c-r

36、其中，π为系统规划期内的净收益；pr为规划期内的收益；c为规划期内的电源投资成本与运行成本；r为规划期内所支付的税收。所述净收益表达式中的规划期内的收益pr、规划期内的电源投资成本与运行成本c和规划期内所支付的税收r三个变量可表示为：

37、(a)规划期内的收益pr：

38、

39、(b)规划期内的电源投资成本与运行成本c：

40、

41、(c)规划期内所支付的税收r：

42、

43、其中，r为折现率；ii表示第i种机组的投资成本；ci为发电机组的单位发电成本；τ为企业所得税税率。所述表达式中的发电机组单位发电成本ci可表示为：

44、

45、其中，dti表示第i种类型机组在第t年的维护费用；fti表示第i种类型机组在第t年的燃料费用；lti表示第i种类型机组在第t年的退役费用；ati表示第i类型机组在第t年的分期偿还费用。

46、优选地，所述步骤s3中在可再生能源配额制下的系统净收益最大的电源装机配比作为各类电源容量的最优配比，其表达式为：

47、maxπ＝pr-c-r

48、优选地，所述以系统净收益最大为目标的计算采用分支定界法通过cplex软件求解，完成在可再生能源配额制下的电源结构优化互补。

49、本发明提供了一种可再生能源配额制下的电源结构优化互补方法，建立在规划约束条件下以系统净收益最大为目标函数的电源结构优化互补模型，然后采用分支定界法通过cplex软件求解电源结构优化互补模型，完成在可再生能源配额制下的电源结构优化互补，用于指导电力系统电源结构的科学设计，为可再生能源和常规电源的协调优化发展提供科学指导。

技术特征：

1.一种可再生能源配额制下的电源结构优化互补方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的可再生能源配额制下的电源结构优化互补方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的可再生能源配额制下的电源结构优化互补方法，其特征在于，所述步骤s1中的规划约束条件有：

4.根据权利要求3所述的可再生能源配额制下的电源结构优化互补方法，其特征在于，所述绿证交易量在可再生能源配额制下存在关系为：

5.根据权利要求2所述的可再生能源配额制下的电源结构优化互补方法，其特征在于，所述步骤s2净收益表达式为：

6.根据权利要求2所述的可再生能源配额制下的电源结构优化互补方法，其特征在于，所述步骤s3中在可再生能源配额制下的系统净收益最大的电源装机配比作为各类电源容量的最优配比，其表达式为：

7.根据权利要求6所述的可再生能源配额制下的电源结构优化互补方法，其特征在于，所述以系统净收益最大为目标的计算采用分支定界法通过cplex软件求解，完成在可再生能源配额制下的电源结构优化互补。

技术总结
本发明提供了一种可再生能源配额制下的电源结构优化互补方法，所述方法包括：基于所述电力系统中新增机组数量及其运行数量、单一机组发电量及新增单一机组发电量、电力系统装机容量、系统电量以及绿证交易数量为约束条件，建立可再生能源制度下的电源结构优化互补模型，以规划期内系统净收益最大化为目标，对所述电力系统中不同类型机组的装机容量进行优化。本发明对电源结构的调整优化分析提供了工具，更好地规划和指导电源的发展和配比，促进新能源产业发展。

技术研发人员：解鹏,张小奇,张秋瑞,孙永健,耿志慧,季兴龙,安时运
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司东营供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13