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基于节能减排的发电权交易形式初探

   日期:2015-11-23     来源:论文网    浏览:56    评论:0    

  发电权交易是经过过程市场机制完成节能减排的重要手段,而若何构建公道的交易形式是决定其节能减排后果的关键身分。在此背景下,经过过程引进能耗和排放程度因子,分别应用标准化加权平方和法、增长能耗和排放束缚的办法,建立了同时推敲节能和减排的两种发电权交易模型,最后算例成果注解,提出的两种模型相关于于社会功效最大年夜化模型可以更好地兼顾降耗和减排的双目标。在此基本上,商量了三种交易模型在发电权交易市场生长阶段的实用情况。

  发电权交易是指发电机组将发电权电量有偿让渡给有残剩发电才能的低能耗机组。发电权经过过程市场机制的感化引导发电本钱、能耗与排放高的机组将其合同电量部分或全部出售给发电本钱低的节能环保机组替换其发电,交易的成果是交易两边在取得经济上共赢的同时电源构造取得优化设备、降耗减排目标得以完成。今朝国际已有部分的省市停止发电权交易试点,如河南、四川、江苏,实际成果也证明发电权交易具有优胜的经济和社会效益。

  近年来,很多学者对发电权的机制停止了研究。文献自创了浅显商品二级市场交易的实际,初次提出了发电权交易的概念与交易机制,并分析了经纪人形式组织浅显双边交易的机理。在机会束缚筹划的框架下,文献构建了发电权出让方与受让方的竞价模型,分析了个中的竞价行动。

  公道的发电权让渡和好处补偿机制关于可否顺利履行节能减排政策有重要的影响。如能增长干净动力发电权交易的份额,则其节能减排后果必定加倍明显。文献提出了一种基于两部制电价的发电权集中撮合交易形式,按照可以表现煤耗本钱的电量电价的“高低婚配”准绳停止撮合交易,使交易成果符合节能调剂请求。文献经过过程引入煤耗率,提出了基于能耗最优的发电权交易模型。文献以节能降耗为目标,提出了计及能耗束缚的发电权阻塞调剂模型。但上述文献还没对排放这一束缚条件作直接的处理。为止,经过过程引进能耗与排放因子,本文建立了一种同时推敲交易机组的能耗与排放的发电权交易形式,力争使发电权交易取得更加明显的节能减排后果。

  一、发电权交易模型

  今朝发电权交易模型重要有三种类型——经纪人(集中撮合)、基于期权与基于拜托代理的发电权交易形式。

  现阶段,经纪人交易模型更具有实用性。经纪人模型的核心思维是“高低婚配”,即发电权生意两边在交易平台上各自申报价格,分别按照报价由高到低和由低到高的次序将生意方顺次排序成交,成交价格为两边报价的均匀值。交易的目标是使一切市场成员的功效之和(社会总功效)最大年夜,据此可建立社会功效最大年夜化的交易模型。基于经纪人交易模型,本文引入能耗和排放因子,建立两种新的交易模型——能耗排放标准化加权和最优模型、推敲能耗排放束缚的社会功效最大年夜化模型。

  2、基于节能减排的发电权交易模型

  1.社会功效最大年夜化的交易模型

  以后电力市场均是以微不雅“社会效益最大年夜化”为基本设计的,即生意两边的社会残剩最大年夜化。[11]从微不雅经济学的社会功效的概念出发,可以得出发电权交易中的社会功效为:

  式中:Uij为两边的社会效益;,为参与发电权交易的出让机组编号;,为受让机组编号;PBj为出让机组i的申报价格;Psj为受让机组j的申报价格;Cij为两边的交易本钱,包含固定交易本钱Cc和网损本钱CR两部分,即;Qij为两边的成交量。社会功效最大年夜化的交易模型为:

  目标函数——社会功效最大年夜化:

  束缚条件:一是发电权成交量束缚条件:

  个中:式(3)为出让机组i的总出让量束缚条件,QBi为出让机组i提交的最大年夜发电权出让量,应不逾越机组的最大年夜有功出力。式(4)为受让机组j的总受让量束缚条件,QSj为受让机组j提交的最大年夜发电权受让量,应不大年夜于机组的最大年夜出力与原有功出力的差值。

  二是电网安然束缚条件:

  个中:式(5)为机组技巧出力束缚条件:为发电机组i的最小出力;PGi为发电机组i的实际出力;为发电机i的最大年夜出力。式(6)为电网功率均衡束缚条件,PD为全部电网负荷功率;PL为电网总的搜集消耗。式(7)为功率传输线安然束缚,Pij表示首末点为i和j的线路传输功率;和分别为该线路传输的最小和最大年夜功率。

  2.能耗与排放加权最优模型

  实际上,市场竞争与节能是分歧的,即临盆本钱低、能耗低,常常更具竞争优势,可以或许优先在市场中被应用。所以,可以或许经过过程市场机制来发挥资本优化设备的感化。如能优先撮合干净、高效的机组替换能耗低、污染重的机组停止发电权交易,则能完成市场竞争与节能减排的无机结合。

  记ei、di、ej、dj分别为参与发电权交易的出让机组i的煤耗率、污染气体(如二氧化硫)排放率、受让机组j的煤耗率、污染气体排放率。同时引入两交易变量:出让机组i和受让机组j在交易量Qij下的能耗因子Eij和排放因子Dij,为精确反应在Qij交易下的能耗和排放的增添程度,有,。则发电权交易后总能耗和排放的增添量分别为:

  成绩如今转化为求解双目标最优化——函数f1和f2最大年夜值,求解该这类成绩的普通思路是将双目标化为单目标,数学上可采取“目标筹划法”和“线性加权和法”。 但上述办法在子目标数量级不分歧的情况下将招致重要目标被主要目标掩盖,影响优化后果。为此,文献[14]给出了在处理多目标优化成绩方面具有计算效力高、躲避目标欲望值难以肯定等长处的标准化加权平方和法。

  所谓标准化加权平方和,就是先对线性加权和法停止标准化。详细办法是分别以各个子目标函数maxfi为单一最优化成绩求解出该子目标函数的最大年夜值(fi)max,将各子目标与其比拟,便可将各子目标标准化,其值束缚在[-l,1]。同时为减小各子目标差值较大年夜对目标函数的影响,将各项平方后相加取得单目标函数。采取上述思维与办法构建的能耗排放加权和最优的发电权交易模型可表示为:   目标函数:

  式中:σ为加权因子,;(f1)max、(f2)max分别为以maxf1、maxf2为单一目标函数时求得的最优值,并分别记为能耗最优模型与排放最优模型。

  束缚条件为社会功效最大年夜化模型的发电权成交量束缚条件和电网安然束缚条件。为确保交易两边都能获益,包管交易的自愿准绳,需增长报价束缚条件:

  3.能耗排放束缚模型

  推敲下面提出的模型以能耗和排放为最优化,能够招致社会总功效大年夜为增添,基于能耗束缚节能电力市场[11]和能耗束缚的发电权阻塞调剂形式[6]的设计思维,在社会效益最大年夜化模型式(1)~(7)基本上,为包管交易前后的发电能耗和排放量控制在设定范围以内,构建了同时推敲能耗和排放束缚的交易模型。其增长能耗和排放束缚条件以下:

  式中:α、β分别为预定的能耗降低率和排放降低率;Pi为机组原发电出力;、为发电权交易前的总能耗和排放。

  3、算例

  1.算例数据

  由于本文重要研究目标是解释模型的节能减排后果,故暂不推敲功率传输线安然束缚(7)与交易本钱(即Cij=0)。算例数据如表1所示。取加权因子σ=0.5,预定能耗降低率α=25%,预定排放降低率β=40%,分别对第二节提出的模型停止计算。个中,模型1、模型2、模型3、模型4、模型5分别为社会功效最大年夜化模型、能耗与排放加权均匀和模型、能耗排放束缚模型、能耗最优模型、排放最优模型。

  2.算例分析

  从表2可以得出,模型2的能耗降低率和排放降低率分别与模型4的能耗降低率和模型5的排放降低率相差8.045%和0.387%,说清楚明了所采取的标准化加权平方和法可以很好地将双目标同一路来,使其能同时接近单个目标时的最优值,关于双目标函数的最优化成绩具有很好的优化后果。

  比较模型1、2、3可以得出,社会总功效最高的为模型1(社会功效最大年夜化模型),但其成交量、能耗和排放降低率为最低。这是由于该模型是按照报价差排序停止撮合交易,没有触及机组能耗和排放的条件。模型2(能耗与排放加权和最优模型)的节能减排后果最为明显。该模型经过过程增长总交易量,进步节能环保机组的交易额,带来较高的能耗和排放降低率。模型3(能耗排放束缚模型),既可以满足预定的能耗和排序降低率请求,又能使社会总功效取得必定晋升,在完成节能减排的预定请求的同时又能兼顾交易机组的经济效益。别的,该模型经过过程直接肯定降低率的办法对能耗和排放停止束缚,便于量化控制,相对另两种模型,更加直不雅、易于操作。

  四、结论

  模型1合适于发电权交易市场实施的最后阶段,该模型经过过程优先撮合出报价差大年夜的让机组和受让机组,交易两边获利最大年夜,经过过程市场手段吸引、鼓励更多的机组参与发电权交易,有益于建立活泼、稳定的发电权交易市场。发电权交易市场稳定后,可采取模型3,在包管能耗和排放降低率控制在预定程度的基本上,最大年夜限制地包管交易机组的经济好处,兼顾市场机制和节能减排的后果。在完成了小火电的停运和机组脱硫设备的广泛装置后的阶段,大年夜部分的机组能耗和排放都邻近,用模型3难以肯定公道的预定降低率,而用模型1则会招致总能耗和排放的增长,这时候,可以用模型2,经过过程肯定加权因子来控制能耗与排放的优化程度,就义必定的经济性来获得节能减排的后果。

 
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