計(jì)及污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)電出力排放污染氣體的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域，特別是一種計(jì)及污染氣體排 放風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在能源短缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)峻的今天，對(duì)占全社會(huì)污染氣體排放較大比重的電 力系統(tǒng)進(jìn)行污染氣體排放的評(píng)估與管理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在此背景下，風(fēng)力發(fā)電由于 具有不消耗一次能源且無污染氣體排放的優(yōu)點(diǎn)，在世界各國得到的了快速發(fā)展。環(huán)境經(jīng)濟(jì) 調(diào)度作為電力系統(tǒng)控制污染氣體排放的重要手段，如何考慮風(fēng)電出力的隨機(jī)性實(shí)現(xiàn)污染氣 體排放的評(píng)估與管理是當(dāng)前環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化決策中亟待解決的重大課題。
[0003] 從本質(zhì)上講，兼顧環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)電調(diào)度即為環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度，其較多的 體現(xiàn)形式為在追求火電機(jī)組發(fā)電運(yùn)行成本盡可能低的經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型中，增加了使得污染氣 體排放量盡可能低的目標(biāo)函數(shù)，從而使得環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度轉(zhuǎn)變?yōu)楹廴練怏w排放評(píng)估指標(biāo)的 多目標(biāo)優(yōu)化問題。由此，環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度必然包含2個(gè)評(píng)估和管理目標(biāo)：火電機(jī)組發(fā)電運(yùn)行成 本和污染氣體排放。
[0004] 針對(duì)環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化目標(biāo)之一的火電機(jī)組發(fā)電運(yùn)行成本的評(píng)估與管理，現(xiàn)有文 獻(xiàn)從確定性評(píng)估到不確定性取得了較為豐碩的研宄成果。鑒于環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度本質(zhì)上是經(jīng)濟(jì) 調(diào)度的延續(xù)，顯然環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度可以借鑒已有的經(jīng)濟(jì)調(diào)度中的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估指標(biāo)對(duì)火電機(jī)組 的發(fā)電運(yùn)行成本進(jìn)行評(píng)估和管理?？紤]風(fēng)電出力的隨機(jī)性，采用火電機(jī)組發(fā)電運(yùn)行成本指 標(biāo)或者其期望值來評(píng)估環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度中的火電機(jī)組運(yùn)行成本。針對(duì)風(fēng)電出力隨機(jī)性造成的 經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，分別將風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值（value at risk, VaR)、條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值（conditional value at risk, CVaR)和半絕對(duì)離差風(fēng)險(xiǎn)（semi-absolute deviation, SAD)評(píng)估指標(biāo)應(yīng)用到含風(fēng)電 的經(jīng)濟(jì)調(diào)度中，在最小化火電機(jī)組發(fā)電運(yùn)行成本的同時(shí)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的管 理。
[0005] 然而，針對(duì)環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化目標(biāo)之二的火電機(jī)組污染氣體排放的評(píng)估指標(biāo)，目 前還沒有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)以及相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理模型的文獻(xiàn)報(bào)道。在隨機(jī)環(huán)境下，現(xiàn)有文獻(xiàn)大 都采用污染氣體的排放濃度、某一時(shí)段內(nèi)污染氣體的排放量以及單位電量減少的污染氣體 排放量等，或者以其期望值作為評(píng)估指標(biāo)，而在隨機(jī)環(huán)境下這些指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有一定的風(fēng) 險(xiǎn)性。再就目前電力系統(tǒng)節(jié)能減排的實(shí)際情況來看，由于缺乏風(fēng)險(xiǎn)管理意識(shí)，導(dǎo)致最后以犧 牲巨大的經(jīng)濟(jì)利益，采用極端的"拉閘限電"手段達(dá)到節(jié)能減排考核評(píng)估的現(xiàn)象，更需要業(yè) 界對(duì)現(xiàn)有的節(jié)能減排評(píng)估和管理方法的局限性進(jìn)行深刻的反思。
[0006] 另一方面，在對(duì)環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度的污染氣體排放進(jìn)行評(píng)估時(shí)，采用了價(jià)格罰因子 (price penalty factor, PPF)的概念將污染氣體的排放轉(zhuǎn)化為火電機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成本， 從而借助經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)來評(píng)估污染氣體的排放。該思路原理較為簡(jiǎn)單，但如果將其運(yùn)用于污 染氣體排放的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估會(huì)導(dǎo)致3個(gè)問題：1)各地區(qū)電源結(jié)構(gòu)和負(fù)荷需求的不同PPF的確定 必然不同，其評(píng)估結(jié)果無橫向可比性；2)由于人為引入了 PPF，其評(píng)估結(jié)果不能真實(shí)的反映 污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)；3)評(píng)估結(jié)果與目前各國各地區(qū)污染氣體排放的評(píng)估指標(biāo)不一致。因 此，必須結(jié)合環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度污染氣體排放的固有特征，建立污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)以 及相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的就是提供一種計(jì)及污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，可以實(shí) 現(xiàn)在風(fēng)電出力具有隨機(jī)性的環(huán)境下，對(duì)環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度中污染氣體排放可能面臨的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行 量化評(píng)估，使得調(diào)度機(jī)構(gòu)能有效的管理環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度中污染氣體的排放。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括有如下具體步驟：
[0009] 1)構(gòu)建環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)；
[0010] 2)在多場(chǎng)景理論框架內(nèi)建成計(jì)及污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)的多目標(biāo)隨機(jī)動(dòng)態(tài)環(huán)境經(jīng)濟(jì) 調(diào)度模型；
[0011] 3)由所建模型對(duì)風(fēng)電出力場(chǎng)景進(jìn)行模擬，采用后向削減技術(shù)對(duì)模擬出的風(fēng)電出力 場(chǎng)景進(jìn)行削減，然后在削減后的風(fēng)電出力場(chǎng)景集合基礎(chǔ)上進(jìn)行環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度的優(yōu)化決策；
[0012] 4)采用內(nèi)嵌目標(biāo)相對(duì)占優(yōu)的遺傳算法，對(duì)削減后形成的復(fù)雜動(dòng)態(tài)非線性模型進(jìn)行 求解，得到綜合最優(yōu)解；
[0013] 5)調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)綜合最優(yōu)解對(duì)風(fēng)電出力污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估及管理。
[0014] 進(jìn)一步，步驟1)中所述的構(gòu)建環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)包括：
[0015] 1-1)污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)的定義：以環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度的調(diào)度機(jī)構(gòu)作為行為 主體，把風(fēng)電出力作為影響環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度污染氣體排放的隨機(jī)因素；在風(fēng)電隨機(jī)出力環(huán)境 下，將在設(shè)定的調(diào)度周期內(nèi)，火電機(jī)組總的污染氣體排放量超出期望值的部分作為污染氣 體排放風(fēng)險(xiǎn)；污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)重程度作為污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)的度量指標(biāo)，稱為環(huán)境 經(jīng)濟(jì)調(diào)度污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)；
[0016] 1-2)采取半絕對(duì)離差風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)來構(gòu)建環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度中污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)評(píng) 估指標(biāo)，在半絕對(duì)離差風(fēng)險(xiǎn)的概念中總回報(bào)率及其期望值表示如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種計(jì)及污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，其特征在于，具體步驟如下： 1) 構(gòu)建環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)； 2) 在多場(chǎng)景理論框架內(nèi)建成計(jì)及污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)的多目標(biāo)隨機(jī)動(dòng)態(tài)環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度 豐旲型； 3) 由所建模型對(duì)風(fēng)電出力場(chǎng)景進(jìn)行模擬，采用后向削減技術(shù)對(duì)模擬出的風(fēng)電出力場(chǎng)景 進(jìn)行削減，然后在削減后的風(fēng)電出力場(chǎng)景集合基礎(chǔ)上進(jìn)行環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度的優(yōu)化決策； 4) 采用內(nèi)嵌目標(biāo)相對(duì)占優(yōu)的遺傳算法，對(duì)削減后形成的復(fù)雜動(dòng)態(tài)非線性模型進(jìn)行求 解，得到綜合最優(yōu)解； 5) 調(diào)度機(jī)構(gòu)根據(jù)綜合最優(yōu)解對(duì)風(fēng)電出力污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估及管理。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)及污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，其特征在 于，步驟1)中所述的構(gòu)建環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)包括： 1-1)污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)的定義：以環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度的調(diào)度機(jī)構(gòu)作為行為主體， 把風(fēng)電出力作為影響環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度污染氣體排放的隨機(jī)因素；在風(fēng)電隨機(jī)出力環(huán)境下，將 在設(shè)定的調(diào)度周期內(nèi)，火電機(jī)組總的污染氣體排放量超出期望值的部分作為污染氣體排放 風(fēng)險(xiǎn)；污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)重程度作為污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)的度量指標(biāo)，稱為環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào) 度污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)； 1-2)采取半絕對(duì)離差風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)來構(gòu)建環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度中污染氣體排放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指 標(biāo)，在半絕對(duì)離差風(fēng)險(xiǎn)的概念中總回報(bào)率及其期望值表示如下：
式（1) (2)中，N表示投資資產(chǎn)的總數(shù)，R表示第i種投資資產(chǎn)的隨機(jī)回報(bào)率，ri表示R i 的期望，Xi表示在總的投資資產(chǎn)中第i種資產(chǎn)的比例； 根據(jù)（1)(2)式，采用半絕對(duì)離差風(fēng)險(xiǎn)的概念來度量投資組合風(fēng)險(xiǎn)時(shí)其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo) 可表示如下： L_ (X) = E [ I R (X)