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低碳经济下含大规模光伏发电的电力系统优化运行-电气工程专业论文
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本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。
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华中科技 大学硕士 学
华
中
科
技 大
学
硕
士 学
位
论
文
I
I
摘 要
随着全球能源需求的不断增长,煤炭、石油等化石燃料的消耗日益增加,由此 引发的气候、环境等问题愈加严重,发展低碳经济,改善能源结构,构建人类美好 的生存环境已经成为各国在发展过程中的共识。在能源低碳化的背景下,风电、光 伏发电等可再生能源的发展十分迅速,尤其是光伏发电,在近些年来有着飞速的发 展。与常规火电相比,光伏发电以太阳能作为能量来源,在运行中无污染、无碳排 放,对响应国家节能减排的政策要求,促进电力工业低碳化发展具有重要的作用, 但是光伏发电出力具有很大的波动性,如果其他具有调节功能的机组不能快速响应, 其波动性就会破坏有功平衡,严重影响系统的安全运行。在低碳经济下,控制电力 工业产生的碳排放具有经济价值,可以将其在市场上进行交易。在此背景下,如何 合理考虑碳交易机制的引入对电力系统优化运行产生的影响,使系统运行效益最大 化,具有重要的研究价值。
本文研究了低碳经济下含光伏发电的系统优化运行问题。首先分析了光伏发电 的出力特性;针对光伏发电预测精度仍然偏低的现状,在光伏发电出力概率特性的 基础上,结合拉丁超立方抽样,基于场景分析法描述光伏发电的波动性;对于 K-means 算法的缺陷,引入基于 Huffman 树的改进 K-means 算法,对拉丁超立方抽 样生成的初始场景进行聚类,有效地提高了聚类质量;在此基础上,提出了含光伏 发电的机组组合优化模型,以系统在各场景下的期望运行成本最低为目标,除系统 发电成本之外,引入由于光伏发电波动性而导致的弃光惩罚费用和失负荷惩罚费用, 通过合理的机组组合,一方面提高了系统对光伏发电的接纳率,另一方面保证了系 统对负荷的供电可靠率;在分析相关碳交易理论的基础上,研究了碳交易机制的引 入对电力系统优化运行的影响,基于电网基准线排放因子,对初始碳排放额度进行 分配,进而提出低碳经济下含光伏发电的优化调度模型,考虑了机组碳排放的影响, 以系统在各场景下的综合运行成本最低为目标,充分兼顾了系统运行的经济性、可 靠性与低碳性,对国家减少温室气体排放的要求有着很好的适应性,并通过 10 机系 统算例进行了仿真验证。
关键词:低碳经济 光伏发电 优化运行 聚类分析 碳交易机制
II
II
Abstract
With the global energy demand increasing, the consumption of coal, oil, and other fossil fuels also increase all the time. The problems of climate change and environmental pollution become more and more serious than ever. Developing “low carbon economy”, improving the energy structure and building a good living environment for human beings has become the consensus of the world. Under this background, the wind power, photovoltaic generation and other renewable energy have developed very quickly, especially to photovoltaic generation, showing an explosive speed in recent years. Compared with the conventiona
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