考慮碳排放約束的跨國電源優(yōu)化規(guī)劃方法

孟婧，梁才浩*，宋福龍，陳晨，蘇盛

（1.全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織，北京市 西城區(qū) 100031；2.長沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，湖南省 長沙市 410114）

0 引言

大力發(fā)展清潔能源是解決當(dāng)前化石能源短缺和環(huán)境污染問題、實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的必然選擇，已成為全球共識[1]。發(fā)電側(cè)碳減排是各國實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的主要途徑，也是能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要目標(biāo)之一[2-3]。在能源開發(fā)方面實(shí)施清潔替代，并依托全球能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)清潔能源的充分共享，可有效減少全球碳排放[4-5]。建立清潔低碳的電源結(jié)構(gòu)是清潔能源電力充分共享的重要基礎(chǔ)。

基于全球能源互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)架[6]，未來電源規(guī)劃需要考慮一些新的影響因素和要求，主要表現(xiàn)在：①規(guī)劃的前提是各國間實(shí)現(xiàn)清潔電力充分共享，電源結(jié)構(gòu)的低碳、可持續(xù)成為重要的電源規(guī)劃原則；②統(tǒng)籌考慮以多個國家為整體的規(guī)劃對象，即電源規(guī)劃結(jié)果既要滿足各國能源電力發(fā)展目標(biāo)，又要滿足多國所在區(qū)域的整體發(fā)展需要；③約束設(shè)置需要充分考慮各國能源資源的稟賦特點(diǎn)及差異性優(yōu)勢。

目前，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對考慮碳排放約束的電源規(guī)劃已經(jīng)展開了一定的研究。文獻(xiàn)[7]提出了面向多個區(qū)域的長期電源和燃?xì)庀到y(tǒng)的聯(lián)合規(guī)劃方法。文獻(xiàn)[8]以經(jīng)濟(jì)成本最小、綜合能效最大為目標(biāo)構(gòu)建了碳交易下電源規(guī)劃優(yōu)化模型。文獻(xiàn)[9-10]考慮風(fēng)電、光伏出力的間歇性、波動性，以發(fā)電運(yùn)行成本、CO2處理成本最小為電源規(guī)劃目標(biāo)函數(shù)，建立了考慮碳減排效益的電源規(guī)劃模型。文獻(xiàn)[11-12]提出應(yīng)用基于區(qū)域比較的碳排放權(quán)分配機(jī)制，求解低碳電源規(guī)劃問題。上述文獻(xiàn)將碳排放約束引入電源規(guī)劃模型，但優(yōu)化模型多以經(jīng)濟(jì)最優(yōu)為目標(biāo)重新設(shè)計電源結(jié)構(gòu)，未能在模型求解中充分考慮調(diào)度運(yùn)行的相關(guān)約束，難以評價新建電源方案疊加現(xiàn)有系統(tǒng)的運(yùn)行情況。文獻(xiàn)[13]建立了投資成本最小的高比例可再生能源電源規(guī)劃模型，同時利用生產(chǎn)模擬仿真進(jìn)行求解，但該方法以固定系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)作為研究對象，尚未考慮面向全球能源互聯(lián)網(wǎng)的跨國電源規(guī)劃研究需求。

基于上述分析，本文建立了考慮碳排放約束的跨國電源優(yōu)化規(guī)劃模型，并將其與生產(chǎn)模擬模型相結(jié)合，進(jìn)行迭代優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)滿足碳排放目標(biāo)且經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的跨國電源規(guī)劃方案求解。

1 考慮碳排放約束的跨國電源規(guī)劃框架

考慮碳排放約束的跨國電源規(guī)劃目的是解決未來大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)、高參數(shù)大功率發(fā)電機(jī)組普及且成本大幅降低的情況下，利用各國清潔能源資源形成優(yōu)勢互補(bǔ)，構(gòu)建低碳經(jīng)濟(jì)的電力生產(chǎn)環(huán)境。

考慮碳排放約束的跨國電源優(yōu)化規(guī)劃框架如圖1所示。首先，應(yīng)用考慮碳排放約束的跨國電源最優(yōu)規(guī)劃模型，以每個國家不同類型新增電源的裝機(jī)規(guī)模為求解目標(biāo)，求解電源規(guī)劃方案，約束條件包括各國能源電力發(fā)展需求、資源儲量及開發(fā)政策限制、碳排放及可再生能源消納目標(biāo)等；其次，應(yīng)用考慮碳排放成本的生產(chǎn)模擬模型進(jìn)行全年8760 h仿真，優(yōu)化調(diào)整跨國電源最優(yōu)規(guī)劃模型參數(shù)，迭代求解電源規(guī)劃方案，最終形成滿足碳排放目標(biāo)及成本最小的跨國電源規(guī)劃方案。生產(chǎn)模擬仿真模型中綜合考慮多類型電源的發(fā)電特性及經(jīng)濟(jì)特性，并在化石燃料機(jī)組中構(gòu)建了碳排放模型。

圖1 電源優(yōu)化規(guī)劃框架Fig.1 Framework of generation optimization planning

該規(guī)劃框架利用跨國電源最優(yōu)規(guī)劃模型求解電源結(jié)構(gòu)和裝機(jī)規(guī)模，并利用生產(chǎn)模擬仿真模型分析系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)。生產(chǎn)模擬計算結(jié)果與規(guī)劃目標(biāo)的偏差將通過矯正參數(shù)的方式反饋到下一次的跨國電源最優(yōu)規(guī)劃模型中，進(jìn)而修正電源規(guī)劃結(jié)果。通過跨國電源最優(yōu)規(guī)劃模型的求解和生產(chǎn)模擬計算的迭代，將規(guī)劃與運(yùn)行整合，使電源規(guī)劃方案滿足系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行要求，實(shí)現(xiàn)綜合成本最小。

2 考慮碳排放約束的跨國電源最優(yōu)規(guī)劃模型

考慮碳排放約束的跨國電源最優(yōu)規(guī)劃模型以多國所在區(qū)域整體電源建設(shè)和發(fā)電運(yùn)行總成本最小為目標(biāo)，滿足各類電源裝機(jī)出力、電量、可靠性、碳排放等約束。應(yīng)用線性規(guī)劃方法求解各個國家各類電源的最優(yōu)裝機(jī)。模型中，帶有上橫線的參數(shù)來自生產(chǎn)模擬仿真的計算結(jié)果。求解變量為每個區(qū)域各類電源的新增裝機(jī)量。

目標(biāo)函數(shù)：

式中：IC表示年化單位投資成本，美元/MW；下標(biāo)r為國家標(biāo)識，R表示規(guī)劃國家總數(shù)；c為新增裝機(jī)，MW，是求解變量；Co為運(yùn)行成本，美元/MWh；為仿真計算出的某類電源平均發(fā)電小時數(shù)，h；iTH表示第i類非水常規(guī)電源；iHY表示第i類水電電源；iRE表示第i類非水可再生能源電源；iE表示第i類儲能電源；NTHr表示第r個國家非水常規(guī)電源類型數(shù)；NHYr表示第r個國家水電電源類型數(shù)，按照流域特性的不同進(jìn)行劃分；NREr表示第r個國家非水可再生能源電源類型數(shù)；NEr表示第r個國家儲能電源類型數(shù)。

優(yōu)化模型中構(gòu)造的約束條件，既要滿足各個國家自身的約束，又要滿足多國所在區(qū)域的整體要求，當(dāng)國家標(biāo)識r等于R+1時，代表多國所在的整體區(qū)域。優(yōu)化模型中考慮如下約束條件：

式 （2）至 （5）分別表示非水常規(guī)電源、水電電源、非水可再生能源及儲能的最大新增裝機(jī)約束及最小新增裝機(jī)約束。其中，Cmax為最大裝機(jī)容量，MW，受各國各類能源資源的可開發(fā)量限制[14-17]；Cmin表示最小裝機(jī)容量，MW，由各國能源開發(fā)目標(biāo)確定。

式 （6）表示電量約束。式中：EAr表示國家r規(guī)劃年度用電量預(yù)測值，MWh；EEr表示現(xiàn)狀電網(wǎng)已投運(yùn)的電源機(jī)組年度發(fā)電量預(yù)期總和，MWh。

式（7）、式（8）分別為高峰時段和低谷時段新增裝機(jī)總?cè)萘康募s束，即總新增有效裝機(jī)大于等于考慮系統(tǒng)裕度要求下的裝機(jī)缺額。非水常規(guī)機(jī)組及儲能認(rèn)定為全部容量均有效；水電裝機(jī)有效容量由電站預(yù)想出力確定；非水可再生能源由于具有間歇性、不確定性，對負(fù)荷高峰、低谷時段的容量貢獻(xiàn)存在差異，因此需要分別構(gòu)建高峰和低谷時段的裝機(jī)容量約束，風(fēng)電、光伏等非水可再生能源需經(jīng)過等效折算[18-19]后，累計計入系統(tǒng)有效裝機(jī)。

式中：RHY為預(yù)想出力系數(shù)，取值為0到1，由水電站水文條件確定；為有效帶載能力，取值為0到1，表示相同可靠性前提下，間歇性電源可替代常規(guī)機(jī)組的能力[20]；PAr表示國家r規(guī)劃年負(fù)荷峰值，MW；Mc為容量裕度，%；CEr表示現(xiàn)狀電網(wǎng)已投運(yùn)的電源機(jī)組有效裝機(jī)量總和，MW；Fv為谷段調(diào)節(jié)系數(shù)；和為容量需求的調(diào)節(jié)系數(shù)，分別表示負(fù)荷高峰時段和負(fù)荷低谷時段系統(tǒng)缺供電力最大值與最大負(fù)荷之比，該調(diào)節(jié)系數(shù)由生產(chǎn)模擬仿真結(jié)果得出。

式（9）表示可再生能源的消納目標(biāo)約束，即規(guī)劃系統(tǒng)的可再生能源新增消納電量大于或等于國家可再生能源消納量的目標(biāo)與現(xiàn)有可再生能源消納電量間的偏差。

式中：ERETr為國家r的可再生能源消納電量目標(biāo)，MWh；EREEr為國家r已有可再生能源裝機(jī)的可消納電量，MWh。

式（10）表示碳排放目標(biāo)約束，即系統(tǒng)碳排放總量小于等于各個國家的碳排放控制目標(biāo)之和。該約束中，僅考慮化石能源機(jī)組的排放情況。

式中：EMTr為國家r的碳排放控制目標(biāo)，t；EMEr為國家r已有電源裝機(jī)的碳排放量，t；REMr為機(jī)組排放率，t/MWh。

3 考慮碳排放成本的生產(chǎn)模擬仿真模型

生產(chǎn)模擬用來仿真分析電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程，可以在輸電約束和運(yùn)行約束的限制下，使發(fā)電成本最小。本文生產(chǎn)模擬仿真模型是對規(guī)劃年全年進(jìn)行逐小時仿真，需根據(jù)各國資源特性，構(gòu)建規(guī)劃年水電、風(fēng)電、光伏等可再生能源的理論出力曲線，并根據(jù)負(fù)荷需求、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等約束，開展考慮碳排放成本的機(jī)組組合和經(jīng)濟(jì)調(diào)度。仿真完成后，統(tǒng)計分析包括碳排放總量在內(nèi)的各項(xiàng)指標(biāo)。生產(chǎn)模擬仿真模型如圖2所示。

圖2 時序生產(chǎn)模擬仿真流程Fig.2 Process of production cost simulation

3.1 考慮碳排放成本的機(jī)組組合模型

機(jī)組組合的優(yōu)化目標(biāo)是系統(tǒng)發(fā)電成本最小，包括發(fā)電機(jī)組的啟動成本、運(yùn)行成本以及碳排放成本等，即

式中：目標(biāo)函數(shù)為系統(tǒng)總發(fā)電成本；pi（t）和Ii（t）為決策變量，pi（t）為機(jī)組i在t時段的實(shí)際出力，Ii（t）=1表示機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)，Ii（t）=0表示機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)；Ci[pi（t）]為機(jī)組i在t時段的發(fā)電運(yùn)行成本；Si（t）為機(jī)組i在t時段的啟動成本；M為機(jī)組數(shù)；T為總時段數(shù)。

Ci[Pi（t）]用二次函數(shù)表示為

式中：ai、bi、ci為機(jī)組i的發(fā)電成本特性函數(shù)參數(shù)，其中ci為空載成本，在機(jī)組組合模型中可將二次函數(shù)進(jìn)行線性化以便于求解；REMi為機(jī)組排放率，t/MWh；Tr為r區(qū)域碳排放價格，美元/t。

機(jī)組組合模型的約束條件如下。

1）系統(tǒng)功率平衡約束。

式中：Pd（t）為t時段系統(tǒng)的總負(fù)荷。

2）發(fā)電機(jī)最大和最小出力約束。

式中：Pimin、Pimax分別為機(jī)組i的最小、最大出力。

3）機(jī)組旋轉(zhuǎn)備用容量約束。

式中：SD（t）為t時段系統(tǒng)總的備用容量需求。

4）爬坡率限制約束。

式中：URi、DRi分別為機(jī)組i每個時段允許的上、下調(diào)出力。

5）機(jī)組最小運(yùn)行與停機(jī)持續(xù)時間約束。

最小開機(jī)時間約束：

最小停機(jī)時間約束：

式中：、分別為機(jī)組i的最小啟、停時間；Tion（t? 1）、Tioff（t? 1）分別為機(jī)組i在t時段前的持續(xù)開、關(guān)機(jī)時間。

3.2 考慮碳排放成本的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型

經(jīng)濟(jì)調(diào)度在機(jī)組組合確定的機(jī)組啟停計劃基礎(chǔ)上，以電力系統(tǒng)運(yùn)行方案經(jīng)濟(jì)最優(yōu)為目標(biāo)，根據(jù)實(shí)時負(fù)荷預(yù)測，在經(jīng)濟(jì)調(diào)度周期內(nèi)，決定每臺開機(jī)機(jī)組的輸出功率，滿足源荷有功平衡、機(jī)組運(yùn)行特性和電網(wǎng)安全等約束。

目標(biāo)函數(shù)為

式中：NG為系統(tǒng)常規(guī)機(jī)組數(shù)；pi和ph分別為常規(guī)機(jī)組i和可再生能源機(jī)組h的有功功率；Ci（pi）和Ch（ph）分別為機(jī)組i和h的運(yùn)行成本，常規(guī)機(jī)組成本模型包含碳排放成本。

經(jīng)濟(jì)調(diào)度約束條件如下。

1）系統(tǒng)負(fù)荷平衡約束。

式中：Dk為母線負(fù)荷；NLD為負(fù)荷母線的個數(shù)。

2）機(jī)組出力上下限約束。

式中：pimax、pimin分別為發(fā)電機(jī)組i發(fā)電功率的上、下限。

3）機(jī)組加減負(fù)荷速度約束。

式中：Δpi為機(jī)組i每時段可加減負(fù)荷的最大值。

4）可再生能源發(fā)電約束。

式中：Ph為機(jī)組h的可再生能源機(jī)組理論出力。

4 算例分析

本文采用南美洲3個主要國家作為電源規(guī)劃的研究對象，選取2035年為目標(biāo)規(guī)劃年，2015年為系統(tǒng)現(xiàn)狀年。

4.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

根據(jù)EIA （Energy Information Administration）數(shù)據(jù)統(tǒng)計，南美A、B、C三國2015年度最大負(fù)荷分別24 030 MW、85 710 MW和9920 MW。現(xiàn)狀電力系統(tǒng)裝機(jī)情況如表1所示。

表1 現(xiàn)狀電力系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)Table 1 Generation mix for existing power system

基于生產(chǎn)模擬仿真結(jié)果，2015年系統(tǒng)無缺供電量，CO2排放總量為8200萬t。主要發(fā)電類型電源的發(fā)電小時數(shù)如表2所示。

表2 現(xiàn)狀電力系統(tǒng)各類機(jī)組發(fā)電小時數(shù)Table 2 Generation hours for existing power system h

4.2 約束假設(shè)

針對2035年，設(shè)定低碳、可再生能源以及供電可靠性等指標(biāo)：①2035年3個國家CO2排放總量不超過2015年排放量2倍的水平，即總排放量不超過16 400萬t，燃煤、燃油碳排放率為0.85 t/MWh，燃?xì)馓寂欧怕蕿?.42 t/MWh[21]；②鼓勵非水可再生能源開發(fā)，風(fēng)電和光伏發(fā)電的消納總電量至少達(dá)到年度需供電量的10%；③2035年3個國家總需電量為1676 TWh，總負(fù)荷為256 587 MW，年度缺供電量不超過年度需供電量的0.1%；④根據(jù)相關(guān)氣象組織提供的10~30 a風(fēng)速、太陽輻照數(shù)據(jù)以及各流域多年水文特性[22]分別計算出風(fēng)電、光伏及水電新增裝機(jī)的出力特性[23-26]；⑤根據(jù)各國電力調(diào)度中心和電力交易所的相關(guān)數(shù)據(jù)，3國負(fù)荷高峰和低谷時段分別為當(dāng)?shù)貢r間下午3點(diǎn)和凌晨4點(diǎn)，光伏電源在負(fù)荷高峰和低谷時段的有效帶載能力分別為20%和0[27]，風(fēng)電在負(fù)荷高峰和低谷時段的有效帶載能力分別為20%和30%；⑥根據(jù)RGGI、EIA、IEA及BP等機(jī)構(gòu)發(fā)布的信息，化石機(jī)組的碳排放成本約為0.004 4美元/kWh，約占其變動成本的10%。2035年電源投資成本、變動成本及使用年限如表3所示。

表3 各類機(jī)組發(fā)電參數(shù)Table 3 Parameters of each type of generator

續(xù)表

4.3 結(jié)果分析

考慮碳排放約束的情景下，根據(jù)跨國電源規(guī)劃流程，進(jìn)行電源優(yōu)化、生產(chǎn)模擬、矯正參數(shù)、電源再優(yōu)化和仿真的循環(huán)計算，在進(jìn)行3次迭代后，完成電源優(yōu)化過程，如表4所示。優(yōu)化過程首先應(yīng)用2015年各類電源的平均發(fā)電小時數(shù)作為電源優(yōu)化模型的初始參數(shù)。第一次電源優(yōu)化方案仿真后，CO2排放量和風(fēng)光消納電量均達(dá)到目標(biāo)要求，但缺供電量為0.32%，超過了缺供電量0.1%的供電可靠性要求。在第二次電源優(yōu)化中，根據(jù)前次仿真獲得的各類機(jī)組的發(fā)電小時數(shù)以及可靠性約束進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。第二次電源優(yōu)化的仿真結(jié)果依然顯示缺供電量超標(biāo)，需要繼續(xù)矯正優(yōu)化參數(shù)。第三次電源優(yōu)化方案中，風(fēng)電新增141 000 MW、光伏新增222 790 MW，水電新增1615 MW，能夠滿足CO2排放、風(fēng)光消納電量占比以及缺供電量的要求，電源規(guī)劃過程結(jié)束。

表4 優(yōu)化過程分析Table 4 Analysis of optimization process

新增電源以風(fēng)電、光伏和水電為主，主要原因是：①煤油氣機(jī)組為碳排放的主要來源，碳排放約束嚴(yán)格限制了這類電源的新建規(guī)模及發(fā)電量；②可再生能源中，風(fēng)光機(jī)組單位投資成本相對較低，且由于資源稟賦好，發(fā)電小時數(shù)高，風(fēng)光機(jī)組綜合成本低于水電機(jī)組，成為主要新增裝機(jī)類型。

優(yōu)化后，南美A、B、C三國的電源結(jié)構(gòu)由2015年以水電、化石能源機(jī)組為主，調(diào)整為2035年的以風(fēng)電光伏為主、常規(guī)電源為輔，如表5所示。經(jīng)過生產(chǎn)模擬仿真校驗(yàn)，該電源結(jié)構(gòu)可以滿足A、B、C三國碳排放量、新能源消納以及供電可靠性等多重目標(biāo)。

表5 2035年考慮碳排放約束的規(guī)劃電源結(jié)構(gòu)Table 5 Planned generation mix by 2035 with carbon emission constraints

4.4 關(guān)鍵約束影響分析

若不考慮碳排放約束，規(guī)劃結(jié)果新增電源以光伏和燃?xì)鈾C(jī)組為主，主要原因是：①在常規(guī)機(jī)組中，燃?xì)鈾C(jī)組綜合成本低于燃煤機(jī)組，且燃?xì)鈾C(jī)組有效裝機(jī)容量貢獻(xiàn)率與新能源相比，是風(fēng)電、光伏裝機(jī)的3~4倍，燃?xì)馀c風(fēng)光機(jī)組間變動成本的差距大幅縮小，使得燃?xì)庥行ЬC合成本最低；②優(yōu)化方案中，風(fēng)光消納電量占比是優(yōu)化求解的約束條件之一，即風(fēng)光電量至少占年度供電電量的10%，因此需要新增風(fēng)光裝機(jī)?？紤]到光伏機(jī)組投資成本和運(yùn)行成本均低于風(fēng)電機(jī)組，因此電源優(yōu)化規(guī)劃模型以優(yōu)先選擇新增光伏機(jī)組為主。

相比考慮碳排放約束情景的結(jié)果，不考慮碳排放約束情景下的CO2排放總量大幅提升，達(dá)到43 000萬t，但新建電源裝機(jī)量降低了57%，成本降低了66%，如表6所示。

表6 碳排放約束影響分析Table 6 Impact analysis of CO2 emission constraint

除碳排放約束外，是否考慮跨國共享也將直接影響電源規(guī)劃結(jié)果。假設(shè)各國電源規(guī)劃以實(shí)現(xiàn)電源跨國共享為前提：①在三國總排放量16 400萬t目標(biāo)不變的基礎(chǔ)上，將排放指標(biāo)按照現(xiàn)狀系統(tǒng)中的化石能源機(jī)組發(fā)電量的比例分配給每個國家；②每個國家的新能源消納總電量至少達(dá)到該國年度需供電量的10%；③每個國家年度缺供電量不超過該國年度需供電量的0.1%。

對比跨國電源規(guī)劃與各國獨(dú)立進(jìn)行電源規(guī)劃的算例結(jié)果，如表7所示。在考慮碳排放約束的情況下，各國獨(dú)立規(guī)劃和跨國電源規(guī)劃方案中的新增電源結(jié)構(gòu)相似，均以風(fēng)電、光伏和水電為主，但獨(dú)立電源規(guī)劃的新建電源總裝機(jī)比跨國電源規(guī)劃的新建裝機(jī)總量增加47%，總成本高56%，主要原因是獨(dú)立規(guī)劃時，各國無法發(fā)揮跨國電源間的互補(bǔ)互濟(jì)作用， A、B、C每個國家的新增清潔能源裝機(jī)只能夠?qū)Ρ緡寂欧藕凸╇娔繕?biāo)做出貢獻(xiàn)，無法為三國整體和其他國家實(shí)現(xiàn)碳排放及供電目標(biāo)提供幫助。

表7 跨國電源規(guī)劃與各國獨(dú)立電源規(guī)劃Table 7 Comparison between multi-states generation planning and independent state generation planning MW

根據(jù)表8的匯總結(jié)果，通過分析碳排放約束和跨國共享對規(guī)劃結(jié)果的影響可知，為滿足清潔低碳的用電需求，電源規(guī)劃中需要考慮碳排放約束，但也會因此提升新增裝機(jī)量，增加相應(yīng)成本，引入跨國共享后，則可以減少裝機(jī)需求總量。因此同時考慮碳排放約束和跨國共享的電源優(yōu)化規(guī)劃，可以達(dá)到清潔低碳、相對經(jīng)濟(jì)的電力供應(yīng)目標(biāo)。

表8 各場景電源規(guī)劃匯總Table 8 Summary of generation planning for different scenarios

5 結(jié)論

本文提出了考慮碳排放約束的跨國電源優(yōu)化規(guī)劃方法，該方法將跨國電源最優(yōu)規(guī)劃模型和考慮碳排放成本的生產(chǎn)模擬仿真模型相結(jié)合，通過迭代尋優(yōu)，獲得在實(shí)際運(yùn)行方式下能夠滿足低碳、經(jīng)濟(jì)的電力供應(yīng)目標(biāo)的規(guī)劃方案。

應(yīng)用該方法，本文對南美三國電源結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化分析，通過對比分析碳排放約束、跨國共享對電源規(guī)劃結(jié)果的影響可知，考慮碳排放約束后新建電源裝機(jī)總量及成本會有所提升，但通過跨國共享，可有效降低裝機(jī)總量及成本，實(shí)現(xiàn)多國整體電力消納的低碳、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。優(yōu)化后的南美A、B、C三國電源結(jié)構(gòu)以風(fēng)光為主、常規(guī)電源為輔，可以滿足三國碳排放量、新能源消納以及供電可靠性等多重目標(biāo)。算例分析體現(xiàn)出本文提出的優(yōu)化規(guī)劃方法在跨國多類型電源規(guī)劃研究與工程實(shí)踐中的實(shí)用性。

在現(xiàn)有優(yōu)化規(guī)劃方法的基礎(chǔ)上，下一階段的規(guī)劃研究將進(jìn)一步拓展方法的應(yīng)用范圍，以電網(wǎng)充分互聯(lián)和電源清潔替代作為整體規(guī)劃目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)滿足區(qū)域低碳約束的網(wǎng)源協(xié)同最優(yōu)規(guī)劃。