基于节能减排约束的内蒙古电源结构优化研究

【摘要】：电源结构是指一个国家或地区各种发电能源的装机容量（发电量）占总装机容量（总发电量）的比重。电源结构优化是根据对某一区域在某一时期内电量及负荷预测的结果，在满足一定可靠性水平的条件下，寻求一个最经济的电源结构，满足用户对电能的需求及整个发电系统稳定经济运行等要求。它是以经济成本为中心的单目标规划。而基于节能减排约束的电源结构优化与传统的电源结构优化不同，它是在保留传统的以经济成本最小的目标函数时，加入能源消耗量最小和污染物排放量最小的目标函数并将其作为第一优先级考虑，在满足电力需求条件、可靠性水平及发电系统稳定经济运行等约束下使规划年的电源结构趋于合理。 长期以来，内蒙古的电源结构形成了以火力发电为主，水电、风电、太阳能及其他新能源发电为辅的电源格局。如此单一的电源结构给内蒙古带来了严重的问题：不可再生的煤炭资源被大量消耗，同时发电产生的SO2、NOX等污染物排放量大幅增加，不利于电力行业及整个地区的可持续发展。进入21世纪以来，我国开始大力推进节能减排。内蒙古作为能源消耗和污染排放大省，要积极响应国家的节能减排政策，达到国家对我区的节能减排要求。而电力行业又是内蒙古节能减排的重点工业，因此，内蒙古要实现节能减排，电力行业要先行，而电力行业实现节能减排的途径之一就是优化电源结构。基于以上背景，提出了从节能减排的角度对内蒙古电源结构进行优化，以实现内蒙古节能减排目标的完成。 本文通过查阅大量资料和数据，对内蒙古电源结构及节能减排情况进行分析，其次以上述理论与定性研究为基础，建立了基于节能减排的内蒙古电源结构优化的多目标决策模型，最后采用遗传算法对此模型进行实证研究：先对内蒙古GDP高速增长（17%）、中速增长（15%）和低速增长（13%）三种情景下的2015年电源结构优化模型进行求解，比较三种情景下目标函数结果，并与《内蒙古“十二五”节能减排规划》相比较，并结合内蒙古的可持续发展，找出最优情景方案；然后求解最优情景方案下2015年及2020年的内蒙古电源结构优化结果，分析其电源结构变化趋势。实证结果表明：在保持GDP中速发展和实现节能减排目标的情况下，中长期内蒙古以火电为主的电源结构将逐渐改善，向以风电、太阳能及其他新能源作为替代发电能源的多元化结构过渡。 【关键词】：节能减排 电源结构优化 内蒙古 多目标优化 遗传算法
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：F426.61
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 主要内容与结构安排13
• 1.4 本文创新之处13-15
• 第2章 电源结构优化的相关理论与方法概述15-20
• 2.1 电源规划理论与方法15-17
• 2.1.1 电源规划理论15-16
• 2.1.2 电源规划优化方法16-17
• 2.2 节能减排理论17-19
• 2.2.1 节能减排的内容17-18
• 2.2.2 发电行业节能减排的涵义18
• 2.2.3 节能减排与可持续发展的关系18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第3章 内蒙古电源结构概述及节能减排分析20-33
• 3.1 内蒙古电源结构概述20-29
• 3.1.1 内蒙古一次能源概况及发电利用情况20-24
• 3.1.2 内蒙古电源结构与我国电源结构的比较24-29
• 3.2 内蒙古发电行业节能减排分析29-32
• 3.2.1 内蒙古发电行业节能减排现状分析29-30
• 3.2.2 内蒙古发电行业节能减排潜力分析30-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第4章 基于节能减排约束的内蒙古电源结构优化模型的建立33-41
• 4.1 基于节能减排约束的内蒙古电源结构优化的内容33-34
• 4.2 电源结构优化建模的基础——多目标决策法34-35
• 4.2.1 多目标决策法的基本原理34
• 4.2.2 多目标决策法的一般数学模型34-35
• 4.2.3 多目标决策法的求解方法35
• 4.3 基于节能减排的内蒙古电源结构优化模型的构建35-40
• 4.3.1 建模的假设条件36-37
• 4.3.2 模型的目标函数37-38
• 4.3.3 模型的约束条件38-40
• 4.3.4 基于多目标决策的节能减排下电源结构优化模型40
• 4.4 本章小结40-41
• 第5章 基于遗传算法的电源结构优化的实证分析41-60
• 5.1 遗传算法41-48
• 5.1.1 遗传算法简介41-42
• 5.1.2 遗传算法的基本操作42-46
• 5.1.3 多目标遗传算法的实现46-48
• 5.2 基础数据的处理48-54
• 5.2.1 内蒙古电力需求量49-53
• 5.2.2 其他数据的处理53-54
• 5.3 实证研究结果分析54-59
• 5.3.1 三种情景下电源结构优化比较与方案优选55-58
• 5.3.2 最优情景方案下电源结构优化结果分析58-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第6章 结论与展望60-62
• 6.1 主要结论60
• 6.2 研究展望60-62
• 参考文献62-65
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况65-66
• 致谢66

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