1風(fēng)電消納與碳捕獲技術(shù)有何關(guān)聯(lián)性？
　　過量的碳排放（即溫室氣體排放）是造成全球氣候變暖的主要元兇，其中主要的溫室氣體是化石能源利用后產(chǎn)生的二氧化碳。對于電力行業(yè)而言，降低碳排放主要有兩大手段，其一是開發(fā)低碳甚至零碳排放的新能源、改變能源結(jié)構(gòu)，目前風(fēng)能、太陽能發(fā)電的發(fā)展正如日中天；其二是降低現(xiàn)有化石能源發(fā)電的單位碳排放量，即應(yīng)用碳捕獲技術(shù)。可以認(rèn)為改善風(fēng)電等新能源的消納與發(fā)展碳捕獲技術(shù)對于低碳電力系統(tǒng)的發(fā)展同等重要。
　　碳捕獲技術(shù)中推廣前景較大的一種是在現(xiàn)有化石能源電廠的尾氣排放系統(tǒng)中增加碳捕獲裝置吸收溫室氣體。該裝置本身需要消耗電力，一般一個(gè)占裝機(jī)容量15%的碳捕獲裝置可實(shí)現(xiàn)電廠的近零碳排放，因此一個(gè)進(jìn)行過碳捕獲改造電廠的調(diào)峰深度將得到明顯增強(qiáng)，同時(shí)由于目前的碳捕獲裝置能夠快速調(diào)節(jié)碳捕獲速率以改變其消耗的功率，等效于提高了電廠的凈發(fā)電功率調(diào)節(jié)速度，從而電廠的調(diào)頻能力也能得到較大提高。
　　眾所周知，當(dāng)前大規(guī)模風(fēng)電的消納存在困難的重要原因正是電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻能力不足，這一點(diǎn)在火電、熱電等化石能源電廠為主的地區(qū)表現(xiàn)得尤其明顯。如果針對此類電廠的碳捕獲技術(shù)改造能夠得到推廣、改造后的碳捕獲電廠調(diào)節(jié)能力能夠得到恰當(dāng)利用，必將極大地緩解風(fēng)電消納的困難。
　　2考慮大規(guī)模風(fēng)電和碳捕獲電廠的機(jī)組組合有哪些關(guān)鍵點(diǎn)？
　　機(jī)組組合對應(yīng)于電網(wǎng)調(diào)度的日前計(jì)劃，需要給定各機(jī)組開機(jī)方式和出力基點(diǎn)。考慮大規(guī)模風(fēng)電和碳捕獲電廠的機(jī)組組合主要有三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：
　　1調(diào)度優(yōu)化目標(biāo)的衡量
　　根據(jù)節(jié)能調(diào)度的原則，目前電網(wǎng)調(diào)度的優(yōu)化準(zhǔn)則是總煤耗最小化，但如果考慮大規(guī)模風(fēng)電和低碳調(diào)度需求，則棄風(fēng)量和碳排放量也應(yīng)納入調(diào)度成本中予以考慮。很顯然，這三個(gè)優(yōu)化量不一定能夠同時(shí)達(dá)到最優(yōu)，因此本文在經(jīng)濟(jì)性層面上進(jìn)行調(diào)節(jié)，即考慮根據(jù)棄風(fēng)量對風(fēng)場進(jìn)行補(bǔ)償、考慮國家對碳排放費(fèi)用的征收并計(jì)及煤耗成本后進(jìn)行最小化。
　　2考慮風(fēng)電預(yù)測不確定性
　　截至目前，日前風(fēng)電預(yù)測的準(zhǔn)確性仍然較為低下，倘若風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模占全網(wǎng)裝機(jī)總量的比例較大，風(fēng)電實(shí)際運(yùn)行點(diǎn)與日前預(yù)測出力值的嚴(yán)重偏離，則各機(jī)組必然偏離日前設(shè)計(jì)的出力基點(diǎn)。如果缺乏提前準(zhǔn)備和校驗(yàn)，可能導(dǎo)致傳輸通道阻塞、調(diào)峰能力不足甚至令電網(wǎng)進(jìn)入不安全的運(yùn)行狀態(tài)。為此，本文采用了日前預(yù)測值配合預(yù)測誤差置信區(qū)間（即一個(gè)預(yù)測誤差帶）的方式。雖然仍是根據(jù)風(fēng)電預(yù)測值設(shè)計(jì)各機(jī)組出力基點(diǎn)，但確保了機(jī)組開機(jī)方式和調(diào)節(jié)能力能夠充分覆蓋預(yù)測誤差帶，使得決策結(jié)果具有很強(qiáng)的魯棒性。
　　3統(tǒng)籌安排電廠、碳捕獲裝置應(yīng)對風(fēng)電出力變化的調(diào)節(jié)比例
　　本文所提的機(jī)組組合模型除了制定機(jī)組的日前開機(jī)計(jì)劃和出力基點(diǎn)機(jī)組，同時(shí)提出了“調(diào)節(jié)系數(shù)”的概念，即補(bǔ)充計(jì)算了當(dāng)風(fēng)場出力偏離預(yù)測值時(shí)，全網(wǎng)所需調(diào)節(jié)量在各機(jī)組、各碳捕獲裝置間的分?jǐn)偙壤Ｔ趯?shí)際應(yīng)用中，這可以作為AGC的增強(qiáng)功能實(shí)現(xiàn)，從而使得各電廠在實(shí)時(shí)運(yùn)行中能夠自動(dòng)根據(jù)調(diào)度中心的風(fēng)電出力反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)整其出力情況，補(bǔ)償全網(wǎng)出力偏差。這樣，在日前調(diào)度計(jì)劃制定時(shí)就能夠全面掌握風(fēng)電處于任何運(yùn)行點(diǎn)時(shí)電網(wǎng)的具體運(yùn)行狀況，有效避免出現(xiàn)線路過載、機(jī)組調(diào)節(jié)速度不足等問題，也便于日前計(jì)劃初步制定后進(jìn)行安全校驗(yàn)，有效緩解電網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)度的決策壓力。
　　綜合以上關(guān)鍵點(diǎn)，本文提出了一種充分考慮風(fēng)電預(yù)測誤差以及日內(nèi)出力調(diào)節(jié)分配的魯棒、低碳的機(jī)組組合模型。通過采用魯棒線性優(yōu)化相關(guān)理論進(jìn)行轉(zhuǎn)換，該模型與傳統(tǒng)機(jī)組組合一樣屬于混合整數(shù)線性規(guī)劃問題，但魯棒性靈活可控，并能夠利用商業(yè)軟件進(jìn)行高效率求解，具體細(xì)節(jié)請參見文章原文。
　　3低碳機(jī)組組合的效果如何？
　　根據(jù)所提的調(diào)度模型，本文對一個(gè)風(fēng)電裝機(jī)比例為25%、碳捕獲改造電廠裝機(jī)比例為40%的測試電網(wǎng)進(jìn)行了計(jì)算分析，試驗(yàn)結(jié)果表明：
　　1)所提方法獲得的日前計(jì)劃能夠有效覆蓋風(fēng)電預(yù)測誤差帶。蒙特卡洛測試表明，各機(jī)組、碳捕獲裝置日內(nèi)運(yùn)行時(shí)的調(diào)節(jié)能夠滿足風(fēng)電出力在誤差帶內(nèi)的任意取值，各線路未出現(xiàn)過載現(xiàn)象。
　　2)碳捕獲裝置為電網(wǎng)提供了超過4%的額外正旋轉(zhuǎn)備用來消納風(fēng)電（如圖1所示），并在常規(guī)機(jī)組調(diào)節(jié)能力不足時(shí)主動(dòng)降低能量消耗，分?jǐn)偭思s20%的風(fēng)電出力偏差調(diào)節(jié)任務(wù)（如圖2所示）。 　　3)由于風(fēng)電和碳捕獲裝置的加入，全網(wǎng)一日的碳排放分別降低了13.8%和60.4%，效果非常顯著。