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风电-碳捕集电厂联合运行的电力系统优化调度

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电测与仪表 2016年第24期53卷 75-79,99页

作者：盛四清李亮亮刘梦李明跃华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003

碳捕集电厂的灵活运行方式使得其净出力的快速可调成为可能,利用碳捕集电厂灵活运行方式,将风电和碳捕集电厂联合调度,平抑风电的波动性,减小风电波动对系统造成的影响。通过引入火电机组成本、碳交易成本和风-碳捕集电厂联合出力波动... 详细信息

碳捕集电厂的灵活运行方式使得其净出力的快速可调成为可能,利用碳捕集电厂灵活运行方式,将风电和碳捕集电厂联合调度,平抑风电的波动性,减小风电波动对系统造成的影响。通过引入火电机组成本、碳交易成本和风-碳捕集电厂联合出力波动最小的目标函数,兼顾系统的经济、低碳、安全效益。通过多目标粒子群算法求解模型,并用混沌搜索减小碳捕集电厂总出力对平抑风电波动的影响,通过改变权系数转换矩阵参数实现调度的灵活可调。算例分析验证所提模型的可行性和有效性。

关键词：碳捕集电厂风力发电碳交易优化调度

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电转气-碳捕集电厂-风电联合规划配置研究

电转气-碳捕集电厂-风电联合规划配置研究

作者：许博东北石油大学

学位级别：硕士

2020年9月22日,在第75届联合国大会上,我国提出了二氧化碳排放力争2030年“碳达峰”,2060年前实现“碳中和”目标,而社会经济发展与碳排放存在强耦合关系,迫使需要提升风电等可再生、清洁能源利用效率,但其随机性、间歇性、反调峰等特... 详细信息

2020年9月22日,在第75届联合国大会上,我国提出了二氧化碳排放力争2030年“碳达峰”,2060年前实现“碳中和”目标,而社会经济发展与碳排放存在强耦合关系,迫使需要提升风电等可再生、清洁能源利用效率,但其随机性、间歇性、反调峰等特性给电网安全、稳定运行带来了极具艰难的挑战,是我国能源清洁、低碳转型进程中的“绊脚石”。因此开展计及碳交易的电转气-碳捕集电厂-风电联合规划配置及电转气容量配置方法研究对提升风电消纳量和减少碳排放量具有重要意义。本论文首先提出了融合电转气技术(Power to Gas,P2G)、碳捕集电厂(Carbon Capture Power Plant,CCPP)、以及风电消纳的P2G-CCPP-风电联合运行策略。并分别介绍了P2G-CCPP-风电联合运行系统框架基本构成单元,主要包括P2G单元、CCPP单元、以及风电场单元,并以碳流、天然气流、电功率流形式详细介绍了联合运行系统基本运行方式。同时,介绍了各个基本参与单元的基本原理和运行成本构成。然后,构建了计及碳交易的电转气-碳捕集电厂-风电联合规划配置模型,其中碳交易采用阶梯交易价格模型。优化调度模型以P2G单元成本、CCPP单元成本、以及风电场单元成本为目标,以碳捕集电厂有功出力、碳捕集率、以及P2G运行功率为决策变量。并采用约束因子修正法,将不可行解修正成可行解,在此基础上用惩罚函数法构建了新的适用于人工鱼群算法的适应度函数模型。仿真结果表明:P2G-CCPP-风电联合运行系统融合了CCPP降低大气碳排放量和P2G消纳弃风电量的双重优势,具有良好的环境效益和经济效益。同时,对比分析了碳交易的阶梯交易价格和单一型价格的环境效益和经济效益,结果表明本文提出的阶梯价格碳交易机制在提升环境效益和经济效益方面优越性更高。最后,针对P2G-CCPP-风电联合时,首先介绍了P2G容量配置思路;然后提出了基于历史数据的典型弃风功率建模方法,利用模糊C-均值聚类方法对全年弃风功率进行分类,并利用主成分分析法降维思路进行典型功率建模;在此基础上,提出了考虑消纳弃风收益的电转气容量最优配置模型。算例表明进行典型功率建模的必要性,且电转气最优配置模型计算出的电转气装置容量虽然会造成一定的弃风现象,但系统收益相比零弃风有一定的提高,验证了模型的有效性,同时对比了不同弃风惩罚成本下的P2G容量配置情况。

关键词：电转气碳捕集电厂风电碳交易容量配置

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碳捕集系统在火电厂中的最优配置研究

碳捕集系统在火电厂中的最优配置研究

作者：祁艳君燕山大学

学位级别：硕士

碳捕集技术是减排CO的有效手段。作为电源结构的主力,在传统火电厂中引入碳捕集技术,使其成为碳捕集电厂,可实现大规模、高效率的碳减排。由于技术和经济等原因,目前不可能在所有火电厂均装设碳捕集系统,因此在碳捕集电厂建设初期有必... 详细信息

碳捕集技术是减排CO的有效手段。作为电源结构的主力,在传统火电厂中引入碳捕集技术,使其成为碳捕集电厂,可实现大规模、高效率的碳减排。由于技术和经济等原因,目前不可能在所有火电厂均装设碳捕集系统,因此在碳捕集电厂建设初期有必要对碳捕集系统安装地点进行选择。本文从碳捕集电厂的运行特性和碳捕集系统的综合费用两方面入手分析,对碳捕集系统的优化配置问题做了重点研究。本论文的主要内容如下:首先,介绍了几种典型碳捕集技术的基本原理和技术路线,比较分析其优缺点及适用火电厂类型,并讨论了在火电厂中捕集CO的几个焦点问题。其次,研究了碳捕集技术对火电厂发电效率、能耗和发电成本的影响。在传统火电厂中配置碳捕集系统,因捕集CO需要消耗大量的能量,致使原火电厂净输出功率的降低、发电机组发电效率的下降,从而带来额外的发电成本。本文将这些影响因素通过数学公式量化纳入到火电厂减排模型中,建立以火电厂CO减排量最大化为目标的碳捕集系统优化配置模型,并给出碳捕集系统优化配置算法以及算法的详细流程。最后,在研究碳捕集电厂运行特性的基础上,进一步研究了碳捕集电厂的成本特性。根据配置碳捕集系统受成本因素影响大,具有投资额度高、难以量化等特点,分析了碳捕集系统投资费用、运行维护费用和运行能耗费用的计算方法,量化碳捕集技术的实施成本,基于等年值法建立了综合年费用最小的碳捕集系统优化配置模型,采用改进的离散粒子群算法对模型进行了求解,最终实现了碳捕集系统配置类型和配置地点的选择问题。

关键词：碳捕集系统优化配置 CO2排放碳捕集与封存技术碳捕集电厂粒子群算法综合年费用等年值

考虑广义电热需求响应的含碳捕集电厂综合能源系统低碳经济调度

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中国电机工程学报 2022年第23期42卷 8431-8445页

作者：崔杨谷春池付小标邓贵波赵钰婷唐耀华现代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 国网吉林省电力有限公司吉林省长春市130012 润电能源科学技术有限公司河南省郑州市450046

构建综合能源系统(integrated energy system,IES),并对燃煤机组进行低碳化改造,同时辅以广义需求响应资源,是实现碳达峰、碳中和的重要途径。该文提出了考虑广义电热需求响应的源-荷协调IES低碳经济调度模型,结合有机朗肯循环余热发电... 详细信息

构建综合能源系统(integrated energy system,IES),并对燃煤机组进行低碳化改造,同时辅以广义需求响应资源,是实现碳达峰、碳中和的重要途径。该文提出了考虑广义电热需求响应的源-荷协调IES低碳经济调度模型,结合有机朗肯循环余热发电和电热综合需求响应能增加源荷两侧灵活性的特点,改善了火电机组低碳化改造过程中存在的峰荷时段碳捕集水平不足问题。首先,在IES中引入余热回收装置,解耦热电联产(combined heat and power,CHP)机组“以热定电”约束,灵活CHP机组电出力。其次,考虑基于分时电价和供热舒适度模糊性的电热综合需求响应,与余热回收的热电负荷调节效应相协同,构建广义电热需求响应模型,并挖掘其源-荷协调低碳调度机理。最后,以系统运行总成本最优为目标制定机组出力方案,并采用CPLEX求解器对所构建模型进行求解。仿真算例表明:该方法有效提高了碳捕集电厂捕碳水平,兼顾了系统的经济性与低碳性,可为含碳捕集电厂的IES低碳经济调度提供参考。

关键词：碳捕集电厂综合能源系统余热发电电热需求响应低碳经济调度

计及灵活爬坡的气-电耦合综合能源系统低碳经济调度研究

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电网技术 2022年第9期46卷 3315-3323页

作者：张景淳陈胜彭琰卫志农马骏超河海大学能源与电气学院江苏省南京市211100 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江省杭州市310000

随着“双碳”目标的提出,电力系统低碳化转型以及新能源高比例渗透已成为必然趋势。然而,高比例新能源并网给电力系统灵活性运行带来了更大的挑战。因此,调度侧需具备充裕的运行灵活性以平抑净负荷波动。该文以含碳捕集电厂的气-电耦合... 详细信息

随着“双碳”目标的提出,电力系统低碳化转型以及新能源高比例渗透已成为必然趋势。然而,高比例新能源并网给电力系统灵活性运行带来了更大的挑战。因此,调度侧需具备充裕的运行灵活性以平抑净负荷波动。该文以含碳捕集电厂的气-电耦合综合能源系统为对象,提出了一种计及灵活爬坡需求的低碳经济调度模型。首先,计及了电力系统、天然气系统和碳捕集电厂的运行约束,构建了计及碳排放成本的低碳经济模型。然后,考虑了发电机组与碳捕集电厂提供运行灵活性爬坡服务,建立了计及灵活爬坡产品的综合能源系统低碳经济调度模型。最后,算例测试定量分析了碳价对于综合能源系统低碳调度决策的影响,量化了燃气机组与碳捕集电厂的运行灵活性。

关键词：气-电耦合综合能源系统碳捕集电厂高比例新能源渗透灵活爬坡产品

计及液态空气储能与综合需求响应的综合能源系统低碳经济调度

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电力自动化设备 2022年第12期42卷 1-8页

作者：朱振山盛明鼎陈哲盛福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108 智能配电网装备福建省高校工程研究中心福建福州350108

提高供应侧风电、光伏等清洁能源的消纳,降低传统火电机组的碳排放是实现能源结构转型以及碳达峰、碳中和的重要手段。针对能源系统低碳运行的问题,提出了一种包含储液式碳捕集电厂、电转气、液化天然气气化站以及利用液化天然气冷能的... 详细信息

提高供应侧风电、光伏等清洁能源的消纳,降低传统火电机组的碳排放是实现能源结构转型以及碳达峰、碳中和的重要手段。针对能源系统低碳运行的问题,提出了一种包含储液式碳捕集电厂、电转气、液化天然气气化站以及利用液化天然气冷能的液态空气储能的综合能源系统低碳经济调度策略,并结合需求侧的响应策略,从供需两侧联合调度以实现综合能源系统的经济性和低碳性。最后,以改进的IEEE 30节点电力系统与6节点天然气系统为例,验证了所提出的低碳经济调度策略可以提高系统的风电消纳,减少系统的碳排放量,削峰填谷效果更为明显,并可有效降低系统运行的总成本。

关键词：碳捕集电厂综合需求响应液化天然气 Brayton循环液态空气储能系统

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基于风电-碳捕集电力系统的灵活性调峰策略

电力自动化设备 2023年第6期43卷 10-17,45页

作者：崔杨张聪张璐赵钰婷施浩波刘新元东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室吉林吉林132012 中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 中国电力科学研究院有限公司北京100192 国网山西省电力科学研究院山西太原030012

高比例风电并网增大了电力系统调峰负担,因此亟需提高电力系统调峰灵活性,助力新型电力系统低碳-零碳化的发展。分析碳捕集电厂优良的调峰性能及其用于调峰辅助服务的必要性,并论证碳捕集电厂低碳特性在碳交易中发挥的积极作用,由此提... 详细信息

高比例风电并网增大了电力系统调峰负担,因此亟需提高电力系统调峰灵活性,助力新型电力系统低碳-零碳化的发展。分析碳捕集电厂优良的调峰性能及其用于调峰辅助服务的必要性,并论证碳捕集电厂低碳特性在碳交易中发挥的积极作用,由此提出碳捕集电厂灵活性调峰的运行策略,并阐述所提策略的低碳性与经济性。构建以电力系统综合成本最优为目标的风电-碳捕集调度模型,并基于此模型对比不同灵活运行方式下碳捕集电厂的低碳性能与经济效益。最后,在改进的IEEE 39节点系统中进行仿真,结果验证了所提模型可有效协调调峰资源,在满足电力系统调峰需求的同时降低系统的碳排水平与运行成本。

关键词：碳捕集电厂风电调峰灵活性经济调度低碳

考虑碳捕集与CVaR的电力系统低碳经济调度

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电力系统保护与控制 2023年第11期51卷 131-140页

作者：寇洋武家辉张华杨健江欢可再生能源发电与并网控制教育部工程研究中心(新疆大学) 新疆乌鲁木齐830047 中广核新能源投资(深圳)有限公司新疆分公司新疆乌鲁木齐830011

碳捕集电厂能够实现高碳火电的低碳化,是降低碳排放的有效举措之一。伴随着风电渗透率的不断增加,且风电出力具有间歇性等特点,给电力系统带来巨大的调峰压力。通过综合灵活运行碳捕集电厂中的溶液存储设备进行“能量时移”,以解决系统... 详细信息

碳捕集电厂能够实现高碳火电的低碳化,是降低碳排放的有效举措之一。伴随着风电渗透率的不断增加,且风电出力具有间歇性等特点,给电力系统带来巨大的调峰压力。通过综合灵活运行碳捕集电厂中的溶液存储设备进行“能量时移”,以解决系统接入大规模风电所造成的调峰问题。同时考虑到风电的随机性会增加调度运行中的风险,引入金融风险管理方法中的条件风险价值(conditional value-at-risk,CVaR)对调度运行中的风险成本进行度量,以系统运行经济性最高为目标,建立计及CVaR含碳捕集电厂与风电电力系统的综合低碳优化调度模型。通过仿真算例证明了所提模型的可行性,在有效降低系统的碳排放与运行风险的同时保证系统经济性最优。

关键词：碳排放碳捕集电厂风电 CVaR 低碳优化调度

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基于碳交易的碳捕集电厂不同策略研究

湖南电力 2011年第4期31卷 6-9页

作者：李星朗陈跃辉长沙理工大学湖南长沙410076 湖南省电力公司湖南长沙410007

在低碳经济的政策环境下,实现CO2的有效减排是当前电力行业面临的突出问题。碳捕集和封存技术是实现电力低碳化发展的关键技术,本文结合碳交易的不同发展阶段,提出碳捕集电厂不同的应对策略,使碳捕集电厂达到收益最大化的目的。

关键词：低碳经济碳捕集电厂碳交易期权期货