郭丹阳, 高明宇, 班明飞, 于继来

(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院, 黑龙江省哈尔滨市 150001)

0 引言

目前,中国燃煤发电量约占总发电量的70%,燃煤产生的大气污染物直接影响空气质量[1-3]。治理燃煤机组的空气污染问题主要存在以下4种方案:①采用低污染、低排放的清洁煤;②为现有机组安装除尘设备;③提升清洁新能源发电比例;④发展可降低污染的发电计划。其中,前3种方案能够有效解决环境污染问题,但涉及大量的投资成本,属于长期规划。方案4则可在现有条件下,从电力调度角度给出快速有效的解决方案。

现有电力系统经济调度(economic dispatch,ED)[4]与机组组合(unit commitment,UC)问题[5]的研究,一般综合考虑经济与节能减排[6]、碳交易[7-8]与碳捕集[9]、清洁能源大规模并网运行[10-11]等因素,通过建立单个或多个目标函数[12],并在特定约束下,利用各种优化算法[13-15]进行求解。目标函数大多表现为能耗总量最小、排污总量最小或二者某种综合形式的物理量最优[2]。此外,还有研究进一步考虑了储能[16-17]、需求响应与电动汽车[18]的影响。

上述研究为节能减排电力调度问题提供了较好的技术思路。然而,无论是在目标函数还是在约束条件中考虑环境因素时,绝大多数研究以排污总量为依据。总量控制方式虽可以在系统整体性指标层面最大限度地降低燃煤发电对环境的不良影响,但同时也明显存在缺乏对人口密集区域空气质量实施针对性改善调控的机制[19]。

人口密集区域对污染的自净能力较小、环境容量裕度较低,而地广人稀的区域自净能力较大、环境容量裕度较高;此外,在分析燃煤机组对人口健康的影响时,应计及污染物的传输特性。……