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低碳电力系统的设计与评估
车浩田 2013010962 电32
1、模型背景
已知某一省级电网2018 年的负荷预测情况、现有机组及待建电源情况,要求在所给信息的基础上
设计该省电力系统2018 年的低碳发展方案。依据电力系统相关理论方法,在满足约束条件的情况
下,完成以下设计任务:
(1)电源发展方案设计。分别以碳排放和建设成本最小为目标,设计两种不同的电源规划方案,
要求满足负荷电力电量及正负备用等约束条件;
(2 )机组出力运行评估。在两种所设计的电源规划方案的基础上,依据给定的冬夏两个典型日负
荷曲线分别安排各类 (台)机组的出力序列,使得系统满足负荷平衡条件,同时计算该省2018 年
发电侧碳排放总量和投资总额,并对各电源发展方案下系统的运行状况进行分析。
2、电源规划方案
2.1 最小建设成本方案
2.1.1 思路说明
这是个线性规划问题,规划思路如图1,图中给出了约束条件和目标,按照图1 建模。
图 1
2.1.2 模型建立
决策变量x :取值二元整数0-1,向量长度17,分别表示 17 个待选电源,1 表示建,0 表示不建;
系数向量cost :向量长度17,取值为上述待选电源的建设成本;
系数capacity: 向量长度17,为待选电源的容量;
系数cap_reliable: 向量长度17,取值为可以作为备用的电源容量,这里的新能源电源对应的值为0 ;
约束lmt_utlz_hours:长度17,表示各个备用电源的年最大利用小时数。
1 / 11
总发电量约束表示为
∑ · ·lmt_utlz_hours ≥1400(亿千瓦时)
备用容量约束表示为
∑ ·_ ≥2150×1.1(万千瓦)
变量类型约束
x 为二元整数,0-1 型变量
目标函数表示为
min(∑ · );
2.1.3 模型求解
使用LINGO 编写规划模型(见附件plan_cost.lg4 或附录 )并求解得到:
最优解如图2,即需要建设的电厂如表格1,此时建设成本最低,为280 亿元。注意到这种方案
下只建设火电厂,这是由于当前条件下火电厂建设成本普遍较低。容易计算得此方案新建的电源
排放强度约为1700.
注意到,此方案下年发电量约束的裕度仅为140000 万kWh,而备用容量约束的裕度能达到
335 万千瓦,所以制约成本进一步减小的约束为年发电量。
图 2
表格 1
TP-0A 150
TP-0B 100
TP-0C 150
TP-0D 60
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