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低碳矿区综合能源系统经济运行优化研究

电力系统保护与控制 2024年第6期52卷 177-187页

作者：贠保记赵文王建学贠鑫哲西安科技大学陕西西安710054 西安西瑞控制技术股份有限公司陕西西安710077 西安交通大学电气工程学院陕西西安710049

针对煤矿开采过程中碳排放量高以及乏风、瓦斯、矿井涌水等伴生能源得不到及时有效利用的问题,提出一种低碳经济运行的矿区综合能源系统(coal mine integrated energy system, CMIES)。首先,为使矿区伴生能源得到充分利用,搭建了一个包... 详细信息

针对煤矿开采过程中碳排放量高以及乏风、瓦斯、矿井涌水等伴生能源得不到及时有效利用的问题,提出一种低碳经济运行的矿区综合能源系统(coal mine integrated energy system, CMIES)。首先,为使矿区伴生能源得到充分利用,搭建了一个包含燃气轮机、乏风氧化发电单元、水源热泵等设备的CMIES模型。其次,为降低矿区碳排放量,在CMIES中加入光伏、风电、电转气与氢燃料电池等设备。同时,引入阶梯式碳交易机制与绿色证书交易机制(green certificate trading, GCT),通过“双机制”模型来约束系统碳排放、激励新能源设备出力。最后,调用CPLEX商业求解器,以购能成本、新能源设备运行成本、碳排放成本最小为目标函数进行求解。结果表明:优化后的CMIES碳排放量显著降低,运行成本大幅减少。

关键词：矿区综合能源系统伴生能源低碳经济阶梯式碳交易绿证交易机制

计及灵活需求响应和碳-绿证交易的综合能源系统优化调度

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中国电力 2024年第5期57卷 14-25页

作者：张彩玲王爽葛淑娜潘登张岩韩伟段文岩郑州工业应用技术学院机电工程学院河南郑州451100 河南森源电气股份有限公司河南许昌461500 国网河南省电力公司电力科学研究院河南郑州450052

基于“碳达峰、碳中和”背景,有效结合碳交易和绿证交易机制,挖掘需求侧资源,有助于实现综合能源系统低碳经济发展。为此,提出了计及灵活需求响应和阶梯碳-绿证联合交易的综合能源系统低碳优化调度策略。首先,在源侧引入含有机朗肯循环... 详细信息

基于“碳达峰、碳中和”背景,有效结合碳交易和绿证交易机制,挖掘需求侧资源,有助于实现综合能源系统低碳经济发展。为此,提出了计及灵活需求响应和阶梯碳-绿证联合交易的综合能源系统低碳优化调度策略。首先,在源侧引入含有机朗肯循环的余热发电环节,解耦热电联产“以热定电”约束,并在荷侧引入综合需求响应模型,构建了源荷协调的灵活需求响应模型。其次,研究碳交易和绿证交易机制原理,分析两者之间的相关性,构建了阶梯碳-绿证联合交易机制。最后,综合考虑系统经济性和低碳性,以总成本最低为目标,构建了日前低碳经济优化模型。算例仿真表明,考虑阶梯碳-绿证联合交易机制后系统总成本和碳排放量分别下降了13.37%和11.44%,并且相比传统需求响应模型,考虑所提的灵活需求响应模型后系统总成本和碳排放量分别下降了3.87%和2.85%,有效实现了系统经济、灵活和低碳运行。

关键词：碳交易机制绿证交易机制灵活需求响应有机朗肯循环低碳经济

计及氢能多环节利用和混合需求响应的综合能源系统多时间尺度低碳优化

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供用电 2024年第2期41卷 52-63,72页

作者：郭尊安之魏楠陈奇芳邢栋付贻川邓畅宇国网经济技术研究院有限公司北京102209 北京交通大学电气工程学院北京100044

在“双碳”背景下,充分利用氢能和各类需求侧资源是实现电力系统低碳运行的重要手段。为此,提出了一种计及氢能多环节利用和混合需求响应的综合能源系统多时间尺度低碳优化调度策略。首先,为提升氢能的利用效率,构建了含制氢、用氢、储... 详细信息

在“双碳”背景下,充分利用氢能和各类需求侧资源是实现电力系统低碳运行的重要手段。为此,提出了一种计及氢能多环节利用和混合需求响应的综合能源系统多时间尺度低碳优化调度策略。首先,为提升氢能的利用效率,构建了含制氢、用氢、储氢以及燃气混氢的氢能多环节利用模型。其次,为挖掘需求侧资源在不同时间尺度下的响应能力,分析了需求侧资源的响应特性,建立了多时间尺度下的混合需求响应模型。然后,为了提升系统的低碳特性,将绿证交易机制和碳交易机制同时引入进综合能源系统优化模型中,以降低系统碳排放量,并降低系统的源、荷不确定性,构建了含日前、日内、实时阶段的综合能源系统多时间尺度低碳优化模型。最后,仿真结果表明,相比传统调度模型,考虑氢能多环节利用模型后,系统总成本和碳排放量分别降低了6.59%和5.56%,并且混合需求响应模型可分别降低购电、购气功率波动率2.64%和5.56%,验证了混合需求响应对系统功率波动的平抑作用。

关键词：多时间尺度混合需求响应氢能多环节利用绿证交易机制碳交易机制

计及氢能多元利用和绿证-碳联合交易的综合能源系统优化运行

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电力自动化设备 2023年第12期43卷 231-237页

作者：葛淑娜张彩玲王爽栗俊杰张岩韩伟段文岩郑州工业应用技术学院机电工程学院河南郑州451100 河南森源电气股份有限公司河南许昌461500 国网河南省电力公司电力科学研究院河南郑州450000

为充分利用综合能源系统的多能耦合特性和高比例新能源的特点,提出一种计及氢能精细化多元利用和绿证-碳联合交易的综合能源系统低碳经济优化调度策略。针对氢能的低碳清洁特性,建立含电解制氢、氢转电热、氢制甲烷以及热电掺氢的氢能... 详细信息

为充分利用综合能源系统的多能耦合特性和高比例新能源的特点,提出一种计及氢能精细化多元利用和绿证-碳联合交易的综合能源系统低碳经济优化调度策略。针对氢能的低碳清洁特性,建立含电解制氢、氢转电热、氢制甲烷以及热电掺氢的氢能多元利用模型,并考虑氢能利用过程中产生的余热,在氢能多元利用模型中引入热回收装置,提出氢能精细化多元利用结构;为提升新能源消纳能力以及降低系统碳排放量,分别建立碳交易机制和绿证交易机制,并针对两者之间的关联性提出绿证-碳联合交易机制;兼顾综合能源系统的经济性和环保性,建立以绿证交易成本、购能成本、碳交易成本、运行维护成本和弃风成本之和最低为目标的综合能源系统低碳经济调度模型。算例结果表明,所提模型能够提高新能源消纳能力,显著降低碳排放量,实现了能源的高效利用和综合能源系统的低碳经济运行。

关键词：氢能多元利用绿证交易机制碳交易机制综合能源系统热回收利用

计及绿证-碳交易与氢能的综合能源系统多时间尺度优化调度

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电力系统及其自动化学报 2023年第11期35卷 95-106页

作者：张洪涛周意入凃玲英秦宇李曦湖北工业大学电气与电子工程学院武汉430068

为建立一个清洁低碳、安全稳定的能源系统,提出了基于绿证-碳交易机制的氢能利用综合能源系统多时间尺度优化调度策略。首先,为发挥氢能高效清洁的作用,建立电解槽热氢联产模型。其次,为降低系统的碳排放量,分别构建绿色证书交易机制和... 详细信息

为建立一个清洁低碳、安全稳定的能源系统,提出了基于绿证-碳交易机制的氢能利用综合能源系统多时间尺度优化调度策略。首先,为发挥氢能高效清洁的作用,建立电解槽热氢联产模型。其次,为降低系统的碳排放量,分别构建绿色证书交易机制和奖惩阶梯型碳交易机制。最后,为降低源-荷预测误差对系统运行的影响,构建基于模型预测方法的日前-日内-实时多时间尺度的优化调度模型。算例分析表明,所提模型能有效降低碳排放量和系统功率波动,提高系统的稳定性和经济性。

关键词：综合能源系统阶梯碳交易绿证交易机制氢能耦合多时间尺度

计及灵活需求响应和碳-绿证交易的综合能源系统优化调度

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中国电力 2023年

作者：张彩玲王爽葛淑娜潘登张岩韩伟段文岩河南森源电气股份有限公司郑州工业应用技术学院机电工程学院国网河南省电力公司电力科学研究院

“双碳”背景下，结合碳交易和绿证交易机制，挖掘需求侧资源，有助于实现综合能源系统低碳经济发展。为此，提出了计及灵活需求响应和阶梯碳-绿证联合交易的综合能源系统低碳优化调度策略。首先，在源侧引入含有机朗肯循环的余热发电... 详细信息

“双碳”背景下，结合碳交易和绿证交易机制，挖掘需求侧资源，有助于实现综合能源系统低碳经济发展。为此，提出了计及灵活需求响应和阶梯碳-绿证联合交易的综合能源系统低碳优化调度策略。首先，在源侧引入含有机朗肯循环的余热发电环节，解耦热电联产“以热定电”约束，并在荷侧引入综合需求响应模型，构建了源荷协调的灵活需求响应模型。其次，研究碳交易和绿证交易机制原理，分析两者之间的相关性，构建阶梯碳-绿证联合交易机制。最后，综合考虑系统经济性和低碳性，以总成本最低为目标，构建了日前低碳经济优化模型。算例仿真表明，考虑阶梯碳-绿证联合交易机制后系统总成本和碳排放量分别下降了13.37%和11.44%，并且相比传统需求响应模型，考虑所提的灵活需求响应模型后系统总成本和碳排放量分别下降了3.87%和2.85%，有效实现了系统经济、灵活和低碳运行。

关键词：碳交易机制绿证交易机制灵活需求响应有机朗肯循环低碳经济

含高比例风电的风—火—蓄联合运行优化调度控制策略

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含高比例风电的风—火—蓄联合运行优化调度控制策略

作者：罗铉众东北电力大学

学位级别：硕士

我国在“十四五”发展目标上要求能源资源配置合理化,加速推进低碳绿色发展,实现碳减排。为推动“双碳”目标,可再生能源的进一步充分发展迫在眉睫。风电作为清洁能源,近年来发展迅速。然而,由于风电出力具有不确定性和反调峰等特性,而... 详细信息

我国在“十四五”发展目标上要求能源资源配置合理化,加速推进低碳绿色发展,实现碳减排。为推动“双碳”目标,可再生能源的进一步充分发展迫在眉睫。风电作为清洁能源,近年来发展迅速。然而,由于风电出力具有不确定性和反调峰等特性,而火电机组的调峰能力有限,风电大规模并网使得电力系统调峰容量更加不足,如果缺少相应的调峰措施,在负荷低谷时可能需要强迫弃风来维持电力平衡,造成大量清洁能源电力的浪费。为合理利用风电资源,促进能源转型和绿色发展,抽水蓄能电站是一种被世界认可的有效储能手段。首先,本文研究含高比例风电系统的调峰需求以及对抽水蓄能电站功能性效能进行评估。由于风电的大规模并网会增大系统的调峰需求,分析其对接入电网后产生的影响是解决问题的前提,同时本文预采用抽水蓄能电站作为储能手段,应对其功能性效益进行量化评估,证明抽蓄的适用性。故,本文构建了相关指标分析风功率调峰特性及需求,然后,建立了一套抽蓄电站综合能效量化评估体系模型,以某地区真实抽蓄电站出力数据为基础,从功能效益的角度评价了抽蓄的作用,为后续研究低碳经济策略做好工作基础。其次,为缓解电网调峰压力的同时降低碳排放,本文提出了一种基于绿证-碳交易机制下的风-火-蓄联合优化控制策略。该策略为分层控制,首先,上层模型为保证抽蓄电站的削峰填谷效果和收益,以净负荷峰谷差最优化以及抽蓄收益最大化为目标,优化抽蓄机组出力;其次,下层模型以系统总运行成本最低为目标,优化火电、风电机组出力,并引入了碳交易机制和绿色证书机制,旨在保证系统经济性的同时满足低碳性。最后,由于单纯地引入绿证-碳交易机制无法从本质上改变常规机组和新能源发电机组的运行方式,所以在绿证-碳交易机制的基础上引入考虑负荷分类的需求响应,同时利用信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)处理风电不确定性的影响,建立以系统总运行成本最低为目标函数模型,从源荷两侧协调调度进一步实现电力系统低碳经济调度和调峰效果。

关键词：风火蓄联合系统碳交易机制绿证交易机制需求响应低碳经济

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国内外典型清洁能源消纳政策对比及问题研究

湖北电力 2023年第3期47卷 135-143页

作者：殷征中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司天津300000

从“源网荷”的视角出发,发现国内现有清洁能源消纳政策存在的问题,并研究清洁能源消纳政策改进策略,以此促进“双碳”目标的实现。从“源侧”、“网侧”、“荷侧”三方面对国内外典型清洁能源消纳政策进行梳理,分析国外相对完善的清洁... 详细信息

从“源网荷”的视角出发,发现国内现有清洁能源消纳政策存在的问题,并研究清洁能源消纳政策改进策略,以此促进“双碳”目标的实现。从“源侧”、“网侧”、“荷侧”三方面对国内外典型清洁能源消纳政策进行梳理,分析国外相对完善的清洁能源消纳政策优势与现状,并与RPS配额制政策、补贴类政策、绿证交易政策、碳交易政策四方面将国内外现有清洁能源消纳政策进行对比分析。发现国内清洁能源消纳政策现存问题,对中国清洁能源消纳政策的完善提出参考建议。国内清洁能源消纳政策可以从RPS配额制政策、补贴类政策、绿证交易政策、碳交易政策四方面进行改进。配额制政策方面,需要对发电类型、消纳责任权重、责任主体约束三方面进行调整优化;补贴政策方面,需要为光伏扶贫、深远海风电关键技术持续提供补贴保障;绿证交易机制方面,需要对绿证交易的制度规范和市场机制进行完善;碳交易政策方面,需要从覆盖行业、交易品种、管理法则等方面对政策进一步优化。

关键词：源网荷清洁能源消纳政策 RPS配额制绿电补贴政策绿证交易机制碳交易机制碳达峰,碳中和

基于碳交易和绿证交易的综合资源战略规划研究

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基于碳交易和绿证交易的综合资源战略规划研究

作者：杨颖琦华北电力大学

学位级别：硕士

随着中国经济的快速发展,能源短缺和环境污染的问题日益严峻。为了应对这些问题,电力行业作为关系国民经济和社会发展的基础行业,其低碳转型势在必行,而要实现电力行业的低碳减排,一方面要促进可再生能源的发展,另一方面则要加快需求侧... 详细信息

随着中国经济的快速发展,能源短缺和环境污染的问题日益严峻。为了应对这些问题,电力行业作为关系国民经济和社会发展的基础行业,其低碳转型势在必行,而要实现电力行业的低碳减排,一方面要促进可再生能源的发展,另一方面则要加快需求侧资源的开发和利用。为了鼓励可再生能源发电行业的发展,政府提出了碳交易机制和绿证交易机制等多种激励措施,这些机制的实施必然会对电源结构的调整起到一定的优化作用。同时,将需求侧的节电作为一种资源纳入电源规划,综合配置供给侧资源和需求侧资源也能够对电力系统的节能减排起到积极的影响。鉴于此,本文对考虑碳交易机制和绿证交易机制的综合资源战略规划问题进行了如下研究,以期对我国电力行业的低碳化发展路径提供参考依据。首先,本文对碳交易机制和绿证交易机制的内涵和原理进行了概述,对电源规划、能效电厂和综合资源战略规划的基本理论作了详细的说明,并分析了电源规划与综合资源战略规划的区别以及能效电厂的功效。其次,将碳交易机制和绿证交易机制引入到传统的电源规划模型中,构建了基于碳交易和绿证交易的电源规划模型。并设置了基本情景、碳交易情景、绿证交易情景和综合情景四个情景进行对比分析,通过比较不同情景下的电源规划结果来探究碳交易机制和绿证交易机制的实施对电源结构的优化作用。结果表明,碳交易机制和绿证交易机制的实施均能够促进可再生能源的发展,优化我国的电源结构,而绿证交易机制的优化效果要明显优于碳交易机制。最后,将需求侧的能效电厂也纳入到电源规划决策中,综合考虑供给侧资源和需求侧资源,建立了基于碳交易和绿证交易的综合资源战略规划模型。并采用头脑风暴优化算法求解该模型,通过对我国2019-2025年的综合资源战略规划方案进行算例分析来验证该模型的可行性和有效性。通过比较综合资源战略规划结果与只考虑供给侧资源的电源规划结果,研究需求侧资源的合理利用对电力行业低碳减排的影响。结果显示,需求侧能效电厂的推广能够在满足全社会用电需求的基础上,减少供给侧常规电厂的装机容量,降低发电成本,同时达到节能减排的效果,促进电力行业低碳化发展。

关键词：碳交易机制绿证交易机制电源规划综合资源战略规划头脑风暴优化算法