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低碳电力电源规划综合评价体系研究

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  • 论文编号:el2018052121224116978
  • 日期:2018-05-21
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本文是一篇电力论文,电力是以电能作为动力的能源。发明于19世纪70 年代,电力的发明和应用掀起了第二次工业化高潮。成为人类历史18世纪以来,世界发生的三次科技革命之一,从此科技改变了人们的生活。(以上内容来自百度百科)今天上海论文网为大家推荐一篇电力论文,供大家参考。
 
第 1 章 绪 论
 
1.1 课题研究背景和意义
随着世界经济的快速发展及人类对能源需求的不断增加,“低碳生活”的概念越来越引起人类的关注,因为它与可持续发展的理念有关,同时也映射出人类对绿色生活的向往。生产和生活中过量的碳排放是产生全球变暖等环境现象的主要原因,因此减少碳排放对生态环境平衡至关重要。据统计,世界上燃烧的化石能源排放出的 CO2占全世界人类活动排放温室气体的 56.6%[1]。与此同时,PM2.5、雾霾等恶劣环境的出现都与燃烧化石能源排放出的 SO2、NOx、粉尘等污染物有关。中国是能源生产和消费的大国,习近平主席在 2015 年巴黎气候大会上做出承诺:到 2030 年国内生产总值的单位 CO2排放量要比 2005 年下降 60%-65%,非化石能源消费比重占一次能源的总量比重大约为 20%[2]。在我国化石能源消耗的行业中电力行业居于举足轻重的地位,其 CO2排放量占全国 CO2总量的 40%左右[3]。电源规划是电能产生的源头,关乎电力系统电源布局,具有十分重要的地位。传统电源规划常常以规划期内的电源投产计划为决策内容,通过对某一区域在某一时期内用电量及预测负载用户用电量情况,在相应的经济指标的要求下,确定何时何地投产何种电源类型的发电机组。近年来,随着经济的不断发展,电力负荷增加,和新型电力能源的加入,这些都对电源规划提出新的挑战。以风电、光伏发电为主要方式的清洁能源发电由于存在低碳效益而深受大家欢迎,但从经济性角度出发,和煤电成本相比风电和光伏发电成本要高 1-2 倍,水电成本虽然比较低但是它具有较高的投资成本、利用率低及投资回收期较长的问题,正是由于存在这些问题使的清洁能源发电与火电相比并不具有很强优势。当决策者在同一地区使用不同的目标函数,也会得到相互不同的电源规划方案。在低碳环保政策的影响下,如何综合考虑供电可靠性、经济性、环境效益等众多因素,综合评价低碳电源规划并给出最佳方案是目前研究的主要趋势。
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1.2 国内外研究现状
电力系统规划包括电源、输电网以及配电网规划,电源规划处于电力系统规划的首端是电能产生的根本源头,其规划的合理与否,将直接影响到系统的可靠性以及经济性。文献[4]考虑系统供电可靠性和环境因素的条件建立了火电、水电、风电等多种类型机组并网的电源规划模型,通过改进的遗传算法对其进行规划。文献[5]从经济、技术和环境的角度出发建立了分布式发电(Distributed Generation ,DG)在选址定容和技术比重方面的多目标模型。文献[6]分析了绿色证书交易机制含义、碳交易机制的由来及它们之间的相互关系,将这两个机制引入电源规划中,建立了以净收益最大为目标的模型,通过离散细菌群算法对其进行规划分析。文献[7]分析了风电、水电、光伏发电、火电等各类型机组的碳排放能力,在供电可靠性、经济性和环境因素的影响下,建立了以成本最小化为目标的电源规划模型。
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第 2 章 低碳电源规划综合评价指标体系建立及评价方法
 
低碳电源规划的指标体系是进行评价的前提,只有建立全面、系统的指标体系,才能更好地进行综合评价。本文考虑电源规划的众多影响因素,同时兼顾社会低碳的大趋势,建立了低碳电源规划综合评价指标体系。低碳电源规划指标体系科学合理的制定,对于准确衡量低碳电源规划项目的价值具有重要的意义。
 
2.1 指标体系建立原则
建立指标不是没有标准的,应该在一定的原则下进行。由于低碳电源规划具有其独有的特点,所以构建低碳电源规划的指标需要满足如下几个原则[43]:(1)全面性原则。选取指标体系必须遵循全面性原则,全方位,尽可能地包含更多的信息,力争全面系统地反映低碳电源规划的供电可靠性、安全性、经济性及低碳性。(2)科学性原则。低碳电源规划涉及众多因素,指标选取要科学,反映客观实际。此外,也要加强指标间有机联系,减少指标的相互重复率。为了降低评价结果的冗余度,在考虑众多影响因素时,必须要选出那些既具有突出的代表性,又具有较强概括性及信息含量大的指标。(3)可操作性原则。为了使指标的建立遵循可操作的原则,指标的数量既要适量又要容易获得。其中,评价指标分为定量指标和定性指标。易被计算或有可靠数据来源是定量指标的特点。决策者若要获得定量指标的数据,可通过以下方法:一是根据定量指标相应的方法计算,二是查阅相关统计资料。易被证明或观察是定性指标的特点。决策者若要对定性指标有具体清楚的概念认识,可根据文字的表达介绍或观察。
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2.2 指标体系的构建
本文通过对低碳电源规划特性的研究,从可靠性、安全性、经济性及低碳性等角度出发,建立了 4 个一级指标和 16 个二级指标的综合评价指标体系,其中各指标的单位规划期设为一年,如表 2-1 所示。可靠性指标是对引入低碳电源的电网进行评估,看其发电量能否满足负载用户需求。低碳电源输出功率往往存在随机性,即有时候输出的功率是最大值,但下一时刻就成了最小值,不能像火力发电机组那样容易调度与控制。光照时间、风速大小等外界环境的变化可能引起电压、频率的变化,增大故障事件的发生概率。因此本文选取平均停电频率、平均停电持续时间、电量不足期望值 3 个二级指标,评估系统的供电可靠能力。
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第 3 章 低碳电源规划综合评价体系权重建立.........15
3.1 指标权重......15
3.2 权重的赋值方法............15
3.2.1 主观赋权法....15
3.2.2 客观赋权法....16
3.2.3 组合赋权法....16
3.3 低碳电源规划综合评价体系的权重.......17
3.4 算例分析......24
3.5 本章小结......30
第 4 章 基于模糊可拓模型的低碳电源规划综合评价......31
4.1 可拓学概述...........31
4.1.1 物元理论........31
4.1.2 可拓集合理论.........32
4.2 基于低碳电源规划综合评价的模糊可拓模型.........34
4.3 算例分析......38
4.4 本章小结.......48
 
第 4 章 基于模糊可拓模型的低碳电源规划综合评价
 
在低碳电源规划综合评价的过程中,常常用优秀、良好、较好、一般、较差来标识低碳电源规划评价结果。这种情况是用自然言语表达定性问题,而各指标值之间影响问题却需要用定量关系描述,因此低碳电源规划具有着定性与定量之间彼此转换的情况;并且在等级分类的界线上各指标之间具有着随机性和模糊性的特点。低碳电源规划是多属性决策的问题,各指标和准则相互之间具有矛盾性;而可拓学正好是研究矛盾问题的方法,釆用定性和定量相统一的理论去探讨矛盾问题,其理论恰好应用于低碳电源规划综合评价。
 
4.1 可拓学概述
在 1983 年中国专家蔡文发表了第一篇有关可拓集合理论论文之后,从物元分析到可拓学理论其过程是快速的,并逐步应用到各个领域。可拓学是以物元和可拓集合理论为基础重点解决矛盾问题的一种方法,其中物元理论是以物元及其变换为研究对象,可拓集合理论是用关联函数对物元进行定量化的描述。模糊可拓模型的评价方法不仅仅定量表达了待评价物元性质,而且表示了其本身与所处状态的关联水平;还可以通过零界及正域和负域的取值范围,用数学方式表达了什么时候出现待评价物元从某种状态变化到另外一种状态,进而动态描述待评价物元的情况。模糊可拓模型比其他评价方法优越性体现在全方位思量待评物元的可变性。
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结 论
 
本文在低碳经济的背景下结合电源规划的问题,进行低碳电源规划综合评价,建立了低碳源规划综合评价的指标体系,计算各指标的组合权重向量,并运用模糊可拓模型对算例中低碳电源规划方案进行综合评价,主要研究成果如下:
(1)本文综合考虑影响低碳电源规划各种因素,在前人的研究成果的基础上建立了含有 4 个一级指标分别为可靠性、安全性、经济性、低碳性,16 个二级指标分别为平均停电频率、平均停电持续时间、电量不足期望值、最大调峰能力、最大调频能力、最大负荷峰谷差率、电源负荷均匀度、投资成本、运行成本、维护成本、排污成本、低碳电源比例、污染物排放量、污染物处理水平、综合利用水平和 CCS 技术的低碳电源规划综合评价指标体系。#p#分页标题#e#
(2)提出了一套基于离差平方和最大的组合赋权法,建立了较全面、系统的权重向量集。该方法考虑了主观和客观赋权法的优点,三角模糊层次分析法确定主观权重是利用三角模糊数在中值周围随机波动的特点减少指标的不确定性,用熵权法确定客观权重来降低专家们的主观偏爱的影响,最后利用离差平方和的最大的方法把三角模糊层次分析法和熵权法结合起来建立新的方法,即组合赋权法。
(3)运用可拓理论建立了模糊可拓的低碳电源规划综合评价模型,根据各方案数据,确定各个评价指标的经典域、节域和待评价物元,然后通过关联函数计算出各个指标在相对应等级的关联度,利用权重和关联度的关系式确定其综合关联度,最后利用级别偏向特征值确定待评价物元等级。根据算例仿真计算验证了模糊可拓的低碳电源规划综合评价模型的科学有效性。
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参考文献(略)
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