考虑天气不确定性与核电故障的鲁棒能源系统建模：以北欧为案例研究
最优化与控制
2025-04-14 v1
摘要
用于政策支持的容量扩张模型日益代表风力和太阳能等天气依赖发电的可变性与不确定性。然而，尽管核电站也存在不确定性，如法国核电站 2022 年的运行表现所示，核电站故障引起的不确定性在文献中鲜有被关注。本文提出了首个考虑核电站可用性因突发故障而产生不确定性的容量扩张模型。我们提出的数学模型将情景基于的随机优化方法（处理天气相关不确定性）与数据驱动的可调鲁棒优化方法（处理核电故障相关不确定性）相结合。该鲁棒模型表现了核电站的批量行为——大型（1 GW）单位要么全在要么全停，而同时让模型决定最佳核电容量。我们在北欧（七个节点）进行案例测试，时间分辨率为 1250 个时间步。我们的发现表明，若未在规划阶段考虑核电站故障，核电站故障确实会对能源系统构成脆弱性。我们提出的模型表现良好，能在更极端的天气条件下找到解决方案，防止 Loss-of-Load（鲁棒性为 0.6%），即使在更极端的天气条件下也能做到这一点。鲁棒解决方案的特征是燃气电站容量更高，但令人惊讶的是，核电容量几乎不受影响。
引用
@article{arxiv.2504.08145,
title = {Modeling Robust Energy Systems Considering Weather Uncertainty and Nuclear Power Failures: A Case Study in Northern Europe},
author = {Kamran Forghani and Xiaoming Kan and Lina Reichenberg and Fredrik Hedenus},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.08145},
year = {2025}
}