計及污染氣體排放風險的環(huán)境經濟調度方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及風電出力排放污染氣體的風險評估領域，特別是一種計及污染氣體排 放風險的環(huán)境經濟調度方法。
【背景技術】
[0002] 在能源短缺和環(huán)境污染日益嚴峻的今天，對占全社會污染氣體排放較大比重的電 力系統(tǒng)進行污染氣體排放的評估與管理具有重要的現(xiàn)實意義。在此背景下，風力發(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，在世界各國得到的了快速發(fā)展。環(huán)境經濟 調度作為電力系統(tǒng)控制污染氣體排放的重要手段，如何考慮風電出力的隨機性實現(xiàn)污染氣 體排放的評估與管理是當前環(huán)境經濟調度優(yōu)化決策中亟待解決的重大課題。
[0003] 從本質上講，兼顧環(huán)境保護和經濟效益的發(fā)電調度即為環(huán)境經濟調度，其較多的 體現(xiàn)形式為在追求火電機組發(fā)電運行成本盡可能低的經濟調度模型中，增加了使得污染氣 體排放量盡可能低的目標函數(shù)，從而使得環(huán)境經濟調度轉變?yōu)楹廴練怏w排放評估指標的 多目標優(yōu)化問題。由此，環(huán)境經濟調度必然包含2個評估和管理目標：火電機組發(fā)電運行成 本和污染氣體排放。
[0004] 針對環(huán)境經濟調度優(yōu)化目標之一的火電機組發(fā)電運行成本的評估與管理，現(xiàn)有文 獻從確定性評估到不確定性取得了較為豐碩的研宄成果。鑒于環(huán)境經濟調度本質上是經濟 調度的延續(xù)，顯然環(huán)境經濟調度可以借鑒已有的經濟調度中的經濟性評估指標對火電機組 的發(fā)電運行成本進行評估和管理?？紤]風電出力的隨機性，采用火電機組發(fā)電運行成本指 標或者其期望值來評估環(huán)境經濟調度中的火電機組運行成本。針對風電出力隨機性造成的 經濟風險，分別將風險價值（value at risk, VaR)、條件風險價值（conditional value at risk, CVaR)和半絕對離差風險（semi-absolute deviation, SAD)評估指標應用到含風電 的經濟調度中，在最小化火電機組發(fā)電運行成本的同時，以實現(xiàn)對經濟風險進行有效的管 理。
[0005] 然而，針對環(huán)境經濟調度優(yōu)化目標之二的火電機組污染氣體排放的評估指標，目 前還沒有風險評估指標以及相應的風險管理模型的文獻報道。在隨機環(huán)境下，現(xiàn)有文獻大 都采用污染氣體的排放濃度、某一時段內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估指標，而在隨機環(huán)境下這些指標的實現(xiàn)具有一定的風 險性。再就目前電力系統(tǒng)節(jié)能減排的實際情況來看，由于缺乏風險管理意識，導致最后以犧 牲巨大的經濟利益，采用極端的"拉閘限電"手段達到節(jié)能減排考核評估的現(xiàn)象，更需要業(yè) 界對現(xiàn)有的節(jié)能減排評估和管理方法的局限性進行深刻的反思。
[0006] 另一方面，在對環(huán)境經濟調度的污染氣體排放進行評估時，采用了價格罰因子 (price penalty factor, PPF)的概念將污染氣體的排放轉化為火電機組運行的經濟成本， 從而借助經濟性指標來評估污染氣體的排放。該思路原理較為簡單，但如果將其運用于污 染氣體排放的風險評估會導致3個問題：1)各地區(qū)電源結構和負荷需求的不同PPF的確定 必然不同，其評估結果無橫向可比性；2)由于人為引入了 PPF，其評估結果不能真實的反映 污染氣體排放風險；3)評估結果與目前各國各地區(qū)污染氣體排放的評估指標不一致。因 此，必須結合環(huán)境經濟調度污染氣體排放的固有特征，建立污染氣體排放風險評估指標以 及相應的風險管理模型。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明的目的就是提供一種計及污染氣體排放風險的環(huán)境經濟調度方法，可以實 現(xiàn)在風電出力具有隨機性的環(huán)境下，對環(huán)境經濟調度中污染氣體排放可能面臨的風險進行 量化評估，使得調度機構能有效的管理環(huán)境經濟調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方案實現(xiàn)的，它包括有如下具體步驟：
[0009] 1)構建環(huán)境經濟調度污染氣體排放風險評估指標；
[0010] 2)在多場景理論框架內建成計及污染氣體排放風險的多目標隨機動態(tài)環(huán)境經濟 調度模型；
[0011] 3)由所建模型對風電出力場景進行模擬，采用后向削減技術對模擬出的風電出力 場景進行削減，然后在削減后的風電出力場景集合基礎上進行環(huán)境經濟調度的優(yōu)化決策；
[0012] 4)采用內嵌目標相對占優(yōu)的遺傳算法，對削減后形成的復雜動態(tài)非線性模型進行 求解，得到綜合最優(yōu)解；
[0013] 5)調度機構根據(jù)綜合最優(yōu)解對風電出力污染氣體排放風險進行評估及管理。
[0014] 進一步，步驟1)中所述的構建環(huán)境經濟調度污染氣體排放風險評估指標包括：
[0015] 1-1)污染氣體排放風險評估指標的定義：以環(huán)境經濟調度的調度機構作為行為 主體，把風電出力作為影響環(huán)境經濟調度污染氣體排放的隨機因素；在風電隨機出力環(huán)境 下，將在設定的調度周期內，火電機組總的污染氣體排放量超出期望值的部分作為污染氣 體排放風險；污染氣體排放風險的嚴重程度作為污染氣體排放風險的度量指標，稱為環(huán)境 經濟調度污染氣體排放風險評估指標；
[0016] 1-2)采取半絕對離差風險評估指標來構建環(huán)境經濟調度中污染氣體排放風險評 估指標，在半絕對離差風險的概念中總回報率及其期望值表示如下：
【主權項】
1. 一種計及污染氣體排放風險的環(huán)境經濟調度方法，其特征在于，具體步驟如下： 1) 構建環(huán)境經濟調度污染氣體排放風險評估指標； 2) 在多場景理論框架內建成計及污染氣體排放風險的多目標隨機動態(tài)環(huán)境經濟調度 豐旲型； 3) 由所建模型對風電出力場景進行模擬，采用后向削減技術對模擬出的風電出力場景 進行削減，然后在削減后的風電出力場景集合基礎上進行環(huán)境經濟調度的優(yōu)化決策； 4) 采用內嵌目標相對占優(yōu)的遺傳算法，對削減后形成的復雜動態(tài)非線性模型進行求 解，得到綜合最優(yōu)解； 5) 調度機構根據(jù)綜合最優(yōu)解對風電出力污染氣體排放風險進行評估及管理。
2. 如權利要求1所述的一種計及污染氣體排放風險的環(huán)境經濟調度方法，其特征在 于，步驟1)中所述的構建環(huán)境經濟調度污染氣體排放風險評估指標包括： 1-1)污染氣體排放風險評估指標的定義：以環(huán)境經濟調度的調度機構作為行為主體， 把風電出力作為影響環(huán)境經濟調度污染氣體排放的隨機因素；在風電隨機出力環(huán)境下，將 在設定的調度周期內，火電機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 風險；污染氣體排放風險的嚴重程度作為污染氣體排放風險的度量指標，稱為環(huán)境經濟調 度污染氣體排放風險評估指標； 1-2)采取半絕對離差風險評估指標來構建環(huán)境經濟調度中污染氣體排放風險評估指 標，在半絕對離差風險的概念中總回報率及其期望值表示如下：
式（1) (2)中，N表示投資資產的總數(shù)，R表示第i種投資資產的隨機回報率，ri表示R i 的期望，Xi表示在總的投資資產中第i種資產的比例； 根據(jù)（1)(2)式，采用半絕對離差風險的概念來度量投資組合風險時其風險評估指標 可表示如下： L_ (X) = E [ I R (X)