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阶梯式碳交易机制下考虑需求响应的综合能源系统低碳优化调度

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电力建设 2024年第2期45卷 102-114页

作者：王利猛刘雪梦李扬常铎任星电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012 东北电力大学计算机学院吉林省吉林市132012

为了进一步降低综合能源系统(integrated energy system,IES)碳排放量,提升其能源利用率,提出了一种在阶梯式碳交易机制下考虑需求响应(demand response,DR)的IES优化调度策略。首先从需求响应角度出发,考虑到多种能源之间具备协同互补... 详细信息

为了进一步降低综合能源系统(integrated energy system,IES)碳排放量,提升其能源利用率,提出了一种在阶梯式碳交易机制下考虑需求响应(demand response,DR)的IES优化调度策略。首先从需求响应角度出发,考虑到多种能源之间具备协同互补与灵活转换的能力,引入电-气-热的横向时移与纵向互补替代策略并构建DR模型;其次从全生命周期评估的角度出发,阐述碳排放权初始配额模型,并对其加以修正,然后引入阶梯式碳交易机制,对IES的碳排放进行约束;最后以能源购买成本、碳排放交易成本、设备维护成本、需求响应成本之和最小化为目标,并考虑安全约束构建低碳优化调度模型。利用Matlab软件将原问题转化为混合整数线性问题,并使用CPLEX求解器对模型进行优化求解。算例结果表明,在阶梯式碳交易机制下考虑碳交易成本和需求响应,可以使IES的运行总成本下降5.69%,碳排放量降低17.06%,显著提高了IES的可靠性、经济性和低碳性。

关键词：阶梯式碳交易综合能源系统需求响应横向时移与纵向互补替代低碳优化

县域国土空间用途结构模拟与低碳优化研究——以陕西省渭南市澄城县为例

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小城镇建设 2024年第6期42卷 70-79页

作者：邢洋瑞沈丽娜张方媛西北大学城市与环境学院

国土空间用途结构优化是实现城镇低碳绿色高质量发展的重要途径之一。文章以陕西省渭南市澄城县为例,估算并分析2011—2020年的碳排放量,利用Markov-PLUS模型模拟自然发展情景下2025年的国土空间用途结构,并构建多目标规划模型,以经济... 详细信息

国土空间用途结构优化是实现城镇低碳绿色高质量发展的重要途径之一。文章以陕西省渭南市澄城县为例,估算并分析2011—2020年的碳排放量,利用Markov-PLUS模型模拟自然发展情景下2025年的国土空间用途结构,并构建多目标规划模型,以经济利益最大化、碳排放最小化、生态效益最大化为目标函数,对所模拟的国土空间用途结构进行优化研究。研究结果表明:1)澄城县碳排放量呈先增后减再增的趋势,近10年碳排放量峰值为84.8170万t。2)模拟自然情况下2025年澄城县碳排放量将达到73.6808万t。3)通过优化,只考虑碳排放效益,对比优化前2025年碳排放量可减少1.0991万t,生态效益增加4954万元;统筹考虑碳排放效益、经济效益与生态效益,对比优化前2025年碳排放量仅减少5578t,但经济效益和生态效益分别增加9098万元和346万元。基于此提出以低碳为目标的国土空间用途结构优化策略。

关键词：国土空间用途结构低碳优化 Markov-PLUS模型澄城县

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夏热冬冷地区既有住宅立面低碳优化研究——以苏州地区为例

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建筑节能（中英文） 2024年第8期52卷 71-76页

作者：刘科王琴琴陈建平苏州科技大学建筑与城市规划学院江苏苏州215000 江苏省建筑碳中和技术工程研究中心江苏苏州215011 江苏省建筑智慧节能重点研究室江苏苏州215011 西安建筑科技大学建筑学院西安710055

夏热冬冷地区建筑采暖和制冷的能源消耗正在迅速增加,从而导致碳排放的增加。通过模拟试验,以建筑碳排放和经济成本为效果导向。基于苏州的既有住宅,选取了外墙保温层厚度、窗户类型和气密性作为研究变量,设置正交试验,采用软件模拟计... 详细信息

夏热冬冷地区建筑采暖和制冷的能源消耗正在迅速增加,从而导致碳排放的增加。通过模拟试验,以建筑碳排放和经济成本为效果导向。基于苏州的既有住宅,选取了外墙保温层厚度、窗户类型和气密性作为研究变量,设置正交试验,采用软件模拟计算得出每种优化策略的碳排放和建筑的生命周期成本。结果表明:从减少碳排放的角度出发,与样本建筑相比,最优方案的碳排放降低了59.4%,生命周期成本减少了62.3%。得到了适合夏热冬冷地区老旧小区住宅建筑低碳优化组合方案,给决策者在既有建筑改造中提供量化指导。

关键词：低碳优化生命周期成本夏热冬冷地区既有住宅外立面正交试验

考虑多重不确定性的含氢综合能源系统低碳经济优化

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考虑多重不确定性的含氢综合能源系统低碳经济优化

作者：李墨轩南昌大学

学位级别：硕士

为实现“双碳”目标,推动能源经济低碳转型,我国将加快规划建设新型能源体系。随着大量新型能源装机并网,利用综合能源系统(Integrated Energy System,IES)将不同类型的能源耦合利用,实现高比例清洁能源的消纳,同时降低能源利用过程中... 详细信息

为实现“双碳”目标,推动能源经济低碳转型,我国将加快规划建设新型能源体系。随着大量新型能源装机并网,利用综合能源系统(Integrated Energy System,IES)将不同类型的能源耦合利用,实现高比例清洁能源的消纳,同时降低能源利用过程中的碳排放有着重要的研究意义。基于以上背景,本文聚焦于低碳优化与经济优化问题,对IES的优化展开了深入的研究,为构建高效、环保、可靠的IES提供了理论支持和实践指导。为更好地求解IES模型,得到更精确的模型优化结果。本文首先建立了包含电能系统、热能系统、天然气系统和能源耦合系统的传统的IES模型。接着,基于模拟退火对猎食者算法(Hunter Prey Optimization,HPO)进行了改进。最后,通过和HPO算法的求解结果进行对比,验证了算法改进的有效性,改进后的算法保留了HPO算法快速求解的优势,并将求解结果由原本的局部最优值优化了0.66%。为降低IES的碳排放提高新能源消纳率,本文以氢能作为新型清洁能源的代表,建立了一种联合碳捕集的含氢综合能源系统(Hydrogen with Carbon Capture Integrated Energy System,HCC-IES)。该系统通过碳捕集系统(Carbon Capture System,CCS)和氢能系统的互补利用,在扩充能源输入的同时,实现了部分碳在系统内的循环。最终,通过某区域数据仿真结果验证,本文所建立的HCC-IES模型,对比的传统IES模型,降低了40.3%的综合成本,降低了82.8%的碳排放成本,提升系统新能源消纳率到96.1%。为进一步优化系统经济性,贴近系统运行真实情况,考虑不确定性的影响。本文提出了一种考虑多重不确定性的HCC-IES优化模型,在有效预测HCC-IES运行状态的基础上,对源-荷双侧不确定性分别采用动态鲁棒优化方法和基于拉丁超立方抽样的随机优化方法进行描述。最终,通过算例仿真对比验证,本文所提出的模型对比确定性模型总成本降低了7.5%,该模型在保留结果经济性的同时,保证了结果的可靠性。

关键词：综合能源系统不确定性氢能利用经济优化低碳优化

基于碳效率的铝合金激光焊接工艺系统低碳优化方法

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计算机集成制造系统 2021年第5期27卷 1309-1318页

作者：段诚茂曹华军李洪丞曾丹陈二恒重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044 重庆邮电大学先进制造工程学院重庆400065

为了提高激光焊接工艺的资源环境效益,提出一种基于综合碳效率的铝合金激光焊接工艺系统低碳优化方法。通过对激光焊接系统边界资源消耗的碳排放特性进行分析,建立了激光焊接系统碳排放模型;采用熵权法分别赋予生产率、拉伸强度、焊接成... 详细信息

为了提高激光焊接工艺的资源环境效益,提出一种基于综合碳效率的铝合金激光焊接工艺系统低碳优化方法。通过对激光焊接系统边界资源消耗的碳排放特性进行分析,建立了激光焊接系统碳排放模型;采用熵权法分别赋予生产率、拉伸强度、焊接成本3个指标权重,构建以碳排放为基础的激光焊接系统综合碳效率模型;提出以工艺系统层综合碳效率与设备层碳排放为优化目标,以激光功率、焊接速度、送丝速度为优化参数的目标级联低碳优化模型。将激光焊接碳效率模型与低碳优化方法应用于铝合金激光焊接实例,得到最优工艺参数,验证了方法的实用性。

关键词：激光焊接碳效率熵权法目标级联法低碳优化

土地利用碳排放及低碳优化研究进展与趋势展望

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资源科学 2022年第8期44卷 1545-1559页

作者：易丹欧名豪郭杰韩逸易家林丁冠乔吴文俊南京农业大学公共管理学院南京210095 南京农业大学中国资源环境与发展研究院南京210095 农村土地资源利用与整治国家地方联合工程研究中心南京210095 北京师范大学地理科学学部北京100875

土地作为陆地生态系统的自然空间载体以及人类生产生活的社会经济载体,在不同利用方式下扮演着碳源/碳汇的角色。开展土地利用碳排放研究,制定土地利用低碳优化策略,对维持自然生态系统与社会经济系统平衡、引导社会经济的低碳转型与可... 详细信息

土地作为陆地生态系统的自然空间载体以及人类生产生活的社会经济载体,在不同利用方式下扮演着碳源/碳汇的角色。开展土地利用碳排放研究,制定土地利用低碳优化策略,对维持自然生态系统与社会经济系统平衡、引导社会经济的低碳转型与可持续发展、助力碳达峰与碳中和目标的实现具有重要意义。本文基于“理论-方法-实践”的范式,梳理了土地利用碳排放及低碳优化的研究脉络,从土地利用碳排放效应、土地利用碳排放核算方法、低碳目标导向的土地利用结构优化及其模式与政策4方面总结现有研究进展,并对未来研究趋势进行了展望。本文认为未来应围绕“从全生命周期视角出发构建土地利用低碳优化研究的系统框架、基于全域全要素管控设计低碳国土空间规划的实现路径、统筹‘规模-结构-布局-强度’以优化碳排放约束下的建设用地空间格局、以基于自然的解决方案为原则制定差别化的生态系统碳汇提升方案和耦合多元要素以探索土地利用低碳优化的多学科交叉应用”等方面展开研究,以期为编制低碳目标导向的国土空间规划和制定科学合理的低碳管理策略提供理论基础。

关键词：土地利用碳排放低碳优化碳达峰碳中和研究脉络研究进展趋势展望

面向双碳目标的交通网-电网耦合网络中电动汽车负荷低碳优化方法

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中国电力 2023年第5期56卷 72-79页

作者：叶宇剑袁泉汤奕东南大学电气工程学院江苏南京210096

交通系统与电力系统是全球化石能源消耗的两大主体,也是双碳目标下需要重点优化的对象。电动汽车兼具交通与用电属性,其作为燃油车的环保替代品虽然可以避免行驶过程中的直观碳排放,却会在充电的同时产生上游发电碳排放,因此亟待解决如... 详细信息

交通系统与电力系统是全球化石能源消耗的两大主体,也是双碳目标下需要重点优化的对象。电动汽车兼具交通与用电属性,其作为燃油车的环保替代品虽然可以避免行驶过程中的直观碳排放,却会在充电的同时产生上游发电碳排放,因此亟待解决如何通过优化电动汽车的充电负荷来减少整个系统的碳排放。提出一种面向双碳目标的交通网-电网耦合网络中电动汽车充电负荷低碳优化方法。先将电动汽车的行驶、充电行为进行建模得到电动汽车的聚合充电负荷,再依据电网最优潮流结果进行碳排放的溯源与追踪,进而提出基于模拟退火算法的优化求解框架与方法,在不牺牲用户原本充电需求的前提下,仅通过转移充电负荷的时空分布,将原本由火电承担的部分功率转移给新能源发电,在提升新能源就地消纳的同时降低整个耦合网络的碳排放总量。最后通过算例分析验证了所提低碳调度方法的有效性。

关键词：双碳目标电动汽车交通网-电网耦合网络低碳优化碳流追踪模拟退火算法

含氢能利用和需求响应的综合能源系统低碳优化

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电力系统及其自动化学报 2023年第7期35卷 10-19页

作者：吕智林易佳奇刘泉赖永发广西大学电气工程学院南宁530004

为构建安全高效、低碳清洁的可持续能源系统,提出一种计及氢能利用和综合需求响应的综合能源系统低碳协同优化调度策略。首先,为充分发挥氢能的多方面效益,构建集成氢能耦合的能源设备数学模型。其次,为发挥用户负荷的可调度能力,建立... 详细信息

为构建安全高效、低碳清洁的可持续能源系统,提出一种计及氢能利用和综合需求响应的综合能源系统低碳协同优化调度策略。首先,为充分发挥氢能的多方面效益,构建集成氢能耦合的能源设备数学模型。其次,为发挥用户负荷的可调度能力,建立含阶梯型补贴机制的电-热-冷多能负荷的综合需求响应模型。最后,针对综合能源系统的低碳特性,在优化模型中引入奖惩阶梯型碳交易机制,建立低碳经济优化模型,并采用CPLEX对所提模型进行求解。仿真结果表明,所提调度策略能够有效降低系统总成本及碳排放量,实现系统经济、环保及灵活运行。

关键词：氢能综合需求响应碳交易低碳优化多能耦合

计及CLHG-SOFC碳捕集的多能源系统低碳优化调度

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智慧电力 2023年第5期51卷 57-64页

作者：贺旭辉王灿李欣然王帆甘友春张雪菲张羽三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002

为了响应碳达峰、碳中和的发展目标,实现对能源的高效利用,减少CO_(2)的排放,多能源系统引入基于化学链制氢-固体氧化物燃料电池(CLHG-SOFC)的碳捕集技术,以实现在供电供热的同时完成对CO_(2)的捕集。首先,对CLHG-SOFC碳捕集模块的运行... 详细信息

为了响应碳达峰、碳中和的发展目标,实现对能源的高效利用,减少CO_(2)的排放,多能源系统引入基于化学链制氢-固体氧化物燃料电池(CLHG-SOFC)的碳捕集技术,以实现在供电供热的同时完成对CO_(2)的捕集。首先,对CLHG-SOFC碳捕集模块的运行机理与能量流动关系进行分析,推导出其净输出功率模型和电碳特性关系。其次,建立计及基于CLHG-SOFC碳交易与碳封存成本的多能源系统低碳优化调度模型。最后,通过算例分析验证了所提模型能够在不同电碳特性运行下实现系统运行的经济性和低碳性。

关键词：化学链制氢燃料电池碳捕集多能源系统低碳优化