Page 28 - 2023年第54卷第10期

现新能源的消纳。刘斌等 ［１１］ 以最大化风光电力占比和最小化系统总成本为目标，分析了风光电力占比
提高过程中系统容量配置的变化规律。明波等 ［１２］ 以龙羊峡水光互补电站为工程背景，分别针对水光互
补发电计划编制和光伏出力波动平抑方法开展了研究。Ｙｉｎ等 ［１３］ 采用 Ｃｏｐｕｌａ理论生成风电出力与光伏
出力之间具有相关性的场景，提出一种随机调度模型来开展日前协调调度。Ｋａｒｉｍｉ等 ［１４］ 建立了含抽蓄
机组的多能互补优化调度模型，在满足机组安全约束组合的情况下，通过该地区电网的实际数据论证
了抽蓄电站的加入降低了火电机组在负荷高峰期满负荷运行的情景，联合抽蓄机组可降低火电机组的
运行成本和总运行成本。Ｈｕ等 ［１５］ 建立了风 － 水 － 抽蓄联合运行系统日前调度和实时调度两阶段模型，
在实时阶段增加抽水蓄能机组快速平衡风电功率和负荷的偏差，提出了一种基于改进 Ｓｈａｐｌｅｙ值法的
效益分配方法以提高整体运行效率。钱韦廷等 ［１６］ 使用 Ｃｏｐｕｌａ函数量化风电出力的不确定性，提出基
于概率预测的风储联合优化调控方法。Ｗａｎｇ等 ［１７］ 分别以中国西北电网、青海 － 甘肃跨区域电网为应
用实例，探讨了多电源补偿运行原理和协调运行模式，以促进新能源大规模消纳，减少温室气体排
放。现阶段也有学者 ［１８］ 逐步考虑了能源规划的多维性质及新能源的不确定性，以期最大限度提高能源
利用效率。上述研究针对多源联合系统中的风光特性及优化调度进行了详细分析，其中阐明了联合系
统中风光出力的波动性强，特别分析了风电和光伏发电之间的相关性。而关于风光出力的不确定性问
题，当前的研究正在逐步开展，初步对风电的不确定性引入概率分析，但如何综合考虑风光的不确定
性并兼顾联合系统的效益与碳减排还有待深入研究。
与此同时，在以新能源为主的新型电力系统中引入碳交易机制也成为了当前的研究热点。米阳等 ［１９］
考虑风光不确定性和碳交易机制，综合考虑源荷两侧的需求响应，以各主体利益最大为目标建立综合能
源系统模型，实现了系统的低碳经济运行。张晓辉等 ［２０］ 在综合能源系统规划中引入了碳交易机制，提出
了奖惩碳交易模型，分析了碳交易成本对系统规划与运行的影响。Ｑｕ等 ［２１］ 针对综合能源系统提出去中
心化的最优多能流碳交易机制，分析碳交易价格对系统的影响。Ｓａｂｏｏｒｉ等 ［２２］ 提出燃煤发电厂配备碳捕获
和储存系统，通过多阶段发电规划最大限度的减少规划成本和 ＣＯ 排放。Ｗａｎｇ等 ［２３］ 将电网中的需求侧
２
管理和碳排放交易结合，构建两阶段调度模型有效实现碳减排。张笑演等 ［２４］ 通过引入储能 “荷碳率” 的
概念衡量碳交易，并结合调度周期内碳排放守恒的原则实现降低碳排放。以上研究表明碳交易机制的引
入可有效降低联合系统的碳排放量，如何确定更合理的碳交易机制，量化碳排放量，同时考虑联合系统
的高风光渗透率与风光出力的不确定性，需要精细建立低碳经济调度模型，优化系统的负荷及分配计划。
综上，考虑碳交易机制能够优化系统的资源配置，提高联合系统中风光的消纳量，降低火电机组
的出力，但随风光并网容量的进一步增加，风光出力的波动性对整个系统的影响也将随之加大。因
此，迫切需要在开展联合系统优化调度时兼顾风光出力的不确定性与碳交易的量化评估。为此，本文
构建计及阶梯式碳交易的风－ 光－ 火－ 抽蓄联合系统日前优化调度模型，引入阶梯式碳交易计算获得碳
排放成本，并以火电机组运行成本、弃风弃光惩罚成本、抽蓄电站运行成本以及碳排放成本最低为优
化目标，采用分段线性化方法处理非线性目标函数，同时耦合模糊机会处理功率平衡约束。最后，选
取西北地区某新能源基地为研究对象，验证本文所构建的模型。

２ 日前优化调度模型

本文研究的联合运行系统如图 １所示，主要包
括风电、光伏、火电、抽蓄机组。
随着 风 电、光 伏 高 渗 透 率 并 入 系 统， 碳 减 排
就变得尤 为 重 要，联 合 运 行 系 统 在 引 入 阶 梯 式 碳
交易之后 保 证 火 电 机 组 最 小 技 术 出 力，以 运 行 成
本和 ＣＯ 的排放量最低为优化目标，综合考虑系统
２
功率平衡 和 各 机 组 的 运 行 约 束，在 风 光 出 力 不 确
定情况 下，通 过 联 合 运 行 系 统 中 火 电、抽 蓄 可 调 图 １ 风－ 光－ 火－ 抽蓄联合系统示意

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