能源转型下基于碳排放与新能源阶梯惩罚的抽水蓄能双层优化研究

伴随“双碳”目标推进,高比例新能源并网,火电有序退役,抽蓄作为灵活性调节资源加快建设,合理规划是确保电力系统多能源稳定、可持续转型的重中之重。首先,本文针对高比例新能源场景,开展抽水蓄能容量规划及调度优化方法研究,以系统各电源全寿命周期成本、碳排放和弃电惩罚成本最小化为上层优化目标,以系统各电源碳排放量和风光出力波动最小化作为下层优化目标,构建抽水蓄能双层优化模型。然后,本文研究了星鸦算法与遗传算法、灰狼算法各自的优劣性,通过对星鸦算法参数自适应优化,得到具备更佳寻优能力与速度的算法,结合CPLEX对双层优化模型求解。最后,通过引入碳排放与新能源弃电阶梯惩罚机制,对模型上下层优化目标起到促进作用。算例结果表明,该区域电网中抽水蓄能需加快建设约74.21%,火电需合理退役约40.79%,同时构建模型能够有效降低系统综合成本约5.80%,减少弃风弃光约20.43%,降低系统碳排放量约25.96%,平抑风光出力波动约1.18%,验证了模型的有效性与合理规划的重要性,为电力系统中长期规划提供参考。