Page 27 - 2023年第54卷第10期

水 利 学 报

２０２３年 １０月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 １０期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）１０ － １１６３ － １４

计及阶梯式碳交易的风－ 光－ 火－ 抽蓄联合系统日前优化调度

１
１
１
李琛玺 ，燕 恒 ，张 浩 ，郭鹏程 １，２
（１．西安理工大学 水利水电学院，陕西 西安 ７１００４８；
２．西安理工大学 省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室，陕西 西安 ７１００４８）

摘要：在以水、风、光等清洁可再生新能源为主的电力系统中，风电与光伏出力的不确定性会导致电源侧的灵活
性调节能力不足，并且难以精准量化评估系统的降碳效益。本文采用模糊机会处理功率平衡约束来表征风光出力
的不确定性，耦合阶梯式碳排放成本计算方法，构建新型风－ 光－ 火 － 抽蓄联合运行系统日前优化调度模型。以西
北地区某新能源基地为研究对象，将火电机组运行成本、弃风弃光惩罚成本、抽蓄电站运行成本以及碳排放成本
构成的综合成本最低作为优化目标，采用分段线性化方法处理火电机组运行成本的凸性非线性项。实际算例优化
结果表明，抽蓄电站的加入使得联合系统的总运行成本与碳排放量均大大降低，且对风 － 光 － 火 － 抽蓄联合运行系
统引入模糊机会 与 阶 梯 式 碳 交 易 后，综 合 运 行 成 本 降 低 ３．２％，碳 排 放 量 减 少 １４．３％，弃 风 弃 光 成 本 下 降 了
５５．７％，验证了本文所构建的新型模型的有效性。
关键词：风－ 光－ 火－ 抽蓄；模糊机会约束；阶梯式碳排放；综合成本；优化调度

中图分类号：ＴＭ７３ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０２５１

１ 研究背景

在 “双碳” 目标的驱动下，清洁能源特别是风电和光伏装机已进入了快速发展阶段 ［１］ ，预计到
２０３０年，我国风光总装机容量将超过 １２亿千瓦，装机占比突破 ５０％ ［２］ 。然而，随着风光在电力系统
中的渗透率增加，风光出力的不确定性会导致电源侧的灵活调节能力不足以跟随负荷的实时变化，由
此造成的风光能源消纳问题越来越突出 ［３］ 。现主要采用多能互补形式即通过水、火、储等可调节电源
侧，实现平抑风光出力变幅与瞬时变率，其中抽水蓄能是当前和未来支撑新型电力系统的最佳调节与
储能方式 ［４ － ５］ ，而如何进一步在含抽水蓄能的多源电力系统中缓解风光不确定性并兼顾低碳效益是当
前面临的重要挑战。
对于含高渗透率的新能源联合系统的典型优化调度问题，诸多学者开展了相关研究。Ｃｈｅｎｇ等 ［６］
基于电网负荷需求提出了一种三步混合算法求解含抽水蓄能电站参与的调峰模型，结合启发式搜索方
法确定抽蓄电站的出力，更好地实现抽蓄电站对多个省级电网削峰填谷的目标。随后，申建建等 ［７］ 与
张振东等 ［８］ 考虑风光水联合系统中水风光的互补性，分别建立了多能系统的灵活性量化与风光互补优
化方法，以及发电效益－ 稳定性多目标短期优化调度模型，探讨了风光装机比例、水电爬坡能力及调
峰需求对灵活性调节能力的影响，提高了风光水互补的科学调度性。王义民等 ［９ － １０］ 对雅砻江下游的水
风光多能能源基地开展研究，提出补偿机制详细量化了各发电主体的损益关系；随后进一步提出基于
水风光多能源集总式调度运行模式，该模式可充分考虑风光出力过程，最大发挥水电的调峰能力来实

收稿日期：２０２３ － ０４ － ２６；网络首发日期：２０２３ － １０ － １３
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３１０１１．０９１３．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：国 家 自 然 科 学 基 金 重 点 项 目 （５１８３９０１０）； 陕 西 高 校 青 年 创 新 团 队 （２０２０ － ２９）； 中 国 博 士 后 科 学 基 金 面 上 项 目
（ ２０２２Ｍ７２２５６０）
作者简介：李琛玺（ １９９３ － ），博士后，主要从事多能互补优化调度研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｌｉｃｈｅｎｘｉ＠ｘａｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
通信作者：郭鹏程（１９７５ － ），教授，主要从事清洁能源高效利用研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｇｕｏｙｉｃｈｅｎｇ＠ｘａｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ

１
— １ ６ ３ —