考虑风力发电的低碳电力调度建模与仿真文献综述

文献综述

1 研究背景

l 环境问题

在农业文明时代，人类面临的生态环境问题是局部的。到了现代工业时代，生态环境问题从局部扩大到全球。气候变化是当今人类社会面临的最大挑战，工业革命以来的人类活动，特别是发达国家大量消耗化石能源所产生的二氧化碳累积排放，导致大气中的温室气体浓度显著增加，加剧了以全球变暖为主要特征的全球气候变化。最近的三个10年比1850年以来其他任何10年都更温暖。近年来，以气温升高和极端事件增多为主要特征的气候变化问题在世界范围内引起了广泛的关注。IPCC第五次评估报告(AR5)认为，使用化石燃料为主的人类活动引起的温室气体排放增加，死近百年来气候变化的主要原因。我国是收到气候变化不利影响最为严重的国家之一[1-3]。自20世纪50年代以来，我国冰川面积缩小了10%以上，北方水资源短缺和南方季节性干旱加剧。由于经济的快速增长，中国的一次能源消费和以CO2为主的温室气体排放迅速增加，并于2007年超过美国成为世界温室气体排放第一大国，我国作为世界第一温室气体排放大国的国际地位更加凸显。中国的排放水平和减排举措对实现可持续发展和全球温室气体控制具有举足轻重的影响。

面对国际减排压力，国内化石能源供应和大气环境质量的约束，中国政府在节能减排方面制订了一系列战略目标，包括：2020年单位GDP排放比2005年下降40%~45%，2030年左右达到CO2排放峰值，单位GDP排放比2005年下降60%~65%等。在中国，电力行业消费了全国50%以上的煤炭，贡献了超过40%的CO2排放，是最大的排放部门[4-6]。电力行业是碳减排的主力军，具体减排措施可以大体可以分为发展新能源和优化电力调度管理模式。

l 我国风电发展现状

经过近三十年的努力，我国在开发利用风力资源，建设风电场等方面都得到了长足的发展。风力发电(简称风电)已开始进入产业化的发展阶段。

风电在中国的兴起是有其深刻背景的。首先，从我国的能源形势来看，有大规模利用风能的必要。中国能源资源总量比较丰富，但人均相对不足，现已探明的能源储量仅为世界人均值的二分之一。其中煤炭储量为8740亿吨，但经济开采量仅为502亿吨，再过四十年，我因的煤炭开采将越来越困难；我国的石油、天然气资源，预计再过80年也将枯竭；我国水电资源虽居世界首位，可开发容量达3.78 亿kW，现已开发利用的只有8%左石，应当加快开发，但尚未开发的水电资源却大多在西部，如西藏有5510kW，雅砻江、大渡河、澜沧汇和怒江等西南三大峡谷内有3010kw，因受经济、技术、环境等因素的制约，开发的难度很大；而我国可开发利用的风能资源高达2.53亿kW[7-9]，这是一种可再生的，取之不尽的新能源，无疑是未来能源的一个重要组成部分。另外，发展风电也是环保的需要。随着气候变化及环境压力的增大，改变能源结构，减少排放，保护环境已成人们共识。在目前的发电手段中，燃煤发电除大量的二氧化碳排放污染外，还有二氧化硫和氮氧化合物，而脱硫脱氮的成本比较高；用石油、天然气发电也会加重温室效应；核能发电应该说是一种比较好的发电手段，我国无疑也要走这条路，但由于前苏联切尔诺贝利核事故、美国三里岛核泄漏及日本出现的核泄漏事故，导致核电的形象欠佳；大水电的开发在国际上也颇有争议，因其对生态环境的影响较大，曾有些专家提出：由于建水库淹没了绿地，削弱了地面的光合作用，相当于增加了二氧化碳的含量。而风力发电与这些发电手段相比，无疑是一种洁净的、安全的和具有良好环境效益的新能源。当然风力发电也存在着噪音污染等问题，不过一般风电场距离居民区较远，影响不大。可见，风能在保护环境、促进社会和经济可持续发展方面都有明显的优势，它是一种绿色能源。风电之所以在新能源中能脱颖而出，还在于风电技术的进步，单机容量越来越大，风电的成本已低到可以和常规能源相比较了。而其它新能源，如太阳能、海洋能等，发展不如风电快，就是因为它们的发电成本太高。