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考虑柔性负荷和阶梯型碳交易的低碳经济优化调度策略

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广东电力 2024年第1期37卷 76-85页

作者：王钦陈业夫蔡新雷孟子杰宋东阔广东电网有限责任公司电力调度控制中心广东广州510277 国电南瑞科技股份有限公司江苏南京211106

为提高可再生能源的利用效率、促进风光消纳并且降低碳排放量,构建一种考虑柔性负荷和阶梯型碳交易的低碳经济优化调度模型。将柔性负荷纳入系统调度计划,通过调控柔性负荷弥补因风光出力不确定性造成的功率缺额,进一步促进系统风光消... 详细信息

为提高可再生能源的利用效率、促进风光消纳并且降低碳排放量,构建一种考虑柔性负荷和阶梯型碳交易的低碳经济优化调度模型。将柔性负荷纳入系统调度计划,通过调控柔性负荷弥补因风光出力不确定性造成的功率缺额,进一步促进系统风光消纳。以系统综合运行成本最小为目标函数,并引入阶梯型碳交易机制,实现系统低碳经济运行。采用Yalmip工具箱和Cplex求解器对模型进行求解,并设置3种场景对比分析所提优化调度策略的有效性。算例仿真结果表明,调度模型能够兼顾安全性、经济性和低碳性,系统弃风弃光量显著减少,负荷峰谷差明显缩小。

关键词：柔性负荷阶梯型碳交易风光消纳低碳性优化调度

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考虑综合需求响应和阶梯型碳交易的综合能源系统协调优化调度

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现代电力 2024年

作者：袁桂丽杨彪丁宁赵洵许捷华北电力大学控制与计算机工程学院

为实现能源高效利用和降低系统碳排放量，提出了一种计及阶梯碳交易和需求响应的综合能源系统优化调度模型。首先，为大幅提高能源利用率，建立多能互补优化调度模型。其次，对综合需求响应进行建模，考虑激励型、价格型、以及替代型需... 详细信息

为实现能源高效利用和降低系统碳排放量，提出了一种计及阶梯碳交易和需求响应的综合能源系统优化调度模型。首先，为大幅提高能源利用率，建立多能互补优化调度模型。其次，对综合需求响应进行建模，考虑激励型、价格型、以及替代型需求响应，深度挖掘需求侧潜力，实现负荷在时间上的转移以及不同类型间的转移。最后，引入阶梯型碳交易机制，兼顾低碳与经济性。算例分析表明，在碳交易机制下考虑综合需求响应能有效地降低系统的碳排放量以及综合能源系统的运行成本。

关键词：综合能源系统综合需求响应阶梯型碳交易多能耦合优化调度

多重不确定环境下考虑阶梯型碳交易的虚拟电厂低碳经济调度

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上海交通大学学报 2023年第12期57卷 1571-1582页

作者：彭思佳邢海军成明洋上海电力大学电气工程学院上海200090

含碳捕集系统的虚拟电厂(VPP)为提升能源效率、实现“双碳”目标提供了一种新路径,同时灵活协调VPP系统内多重不确定性是实现系统低碳运行的关键前提.提出一种在多重不确定性环境下考虑阶梯型碳交易的VPP低碳经济调度模型.对碳捕集系统... 详细信息

含碳捕集系统的虚拟电厂(VPP)为提升能源效率、实现“双碳”目标提供了一种新路径,同时灵活协调VPP系统内多重不确定性是实现系统低碳运行的关键前提.提出一种在多重不确定性环境下考虑阶梯型碳交易的VPP低碳经济调度模型.对碳捕集系统和需求响应进行建模,并在优化调度模型中引入碳交易机制,构建阶梯型碳交易成本模型,对系统碳排放量进行制约.对VPP内多种不确定因素进行建模,包括风力发电、光伏、负荷、电动汽车,建立考虑机会约束的VPP低碳经济调度模型.运用可调鲁棒优化处理电动汽车的不确定性,并基于序列运算理论,将含机会约束的不确定模型转化为混合整数线性规划模型.采用数字优化技术CPLEX求解,在实际VPP算例中验证了所提模型的有效性.

关键词：虚拟电厂碳捕集机会约束规划阶梯型碳交易低碳经济调度可调鲁棒优化

基于阶梯型碳交易机制的综合能源系统低碳经济调度

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动力工程学报 2023年第7期43卷 901-909,916页

作者：陈彦奇刘康祥赵鑫徐钢陈衡刘文毅华北电力大学热电生产过程污染物监测与控制北京市重点实验室北京102206

为实现综合能源系统的经济低碳运行,提出了计及阶梯型碳交易机制的综合能源系统优化模型,首先以系统全年运行维护成本和投资成本最小为目标,建立了考虑多元负荷需求的综合能源系统容量优化模型,其次基于k-means聚类方法及平均值法选取... 详细信息

为实现综合能源系统的经济低碳运行,提出了计及阶梯型碳交易机制的综合能源系统优化模型,首先以系统全年运行维护成本和投资成本最小为目标,建立了考虑多元负荷需求的综合能源系统容量优化模型,其次基于k-means聚类方法及平均值法选取典型日冷热负荷,最后以系统运行维护成本以及碳交易成本最小为目标,分析不同基准碳价对系统运行方式、碳排放量以及经济性的影响,并以典型日进行详细分析。结果表明:将阶梯型碳交易机制引入综合能源系统可以有效降低碳排放量并提高系统的经济性,尤其对于供热季,能以较低基准碳价对系统产生显著影响。

关键词：综合能源系统 k-means聚类方法低碳阶梯型碳交易

阶梯型碳交易下含碳捕集的联合发电系统运营优化研究

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阶梯型碳交易下含碳捕集的联合发电系统运营优化研究

作者：郑锦华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

自巴黎协定签署以来,我国开始积极探索低碳经济发展新模式,“30·60”双碳目标的提出代表我国对未来的减排工作提出了明确要求。作为行业第一排放大户,电力行业的低碳转型对于实现双碳战略目标至关重要,大力发展可再生能源成为应对碳排... 详细信息

自巴黎协定签署以来,我国开始积极探索低碳经济发展新模式,“30·60”双碳目标的提出代表我国对未来的减排工作提出了明确要求。作为行业第一排放大户,电力行业的低碳转型对于实现双碳战略目标至关重要,大力发展可再生能源成为应对碳排放问题的有效措施。为此,我国正式启动全国碳市场,各省政府也出台新能源配储政策来加速电力行业的能源转型发展。然而,当前现行的传统碳交易机制由于存在碳价固定以及碳价过低等问题,难以充分刺激发电企业的减排主动性。同时,受限于风电、光伏能源的随机性与间歇性特性,可再生能源电力的高比例消纳难度大。为此,本研究通过奖惩机制改进当前的碳交易机制,设定阶梯碳价用以进一步激发企业减排动力,并将改进后的阶梯型碳交易与储能、碳捕集技术等多种减排政策与技术共同应用于联合发电系统,构建了阶梯型碳交易下含碳捕集的风光火储联合发电运营优化模型,既分析了多项减排政策与技术在电力系统运营方面的有效性与协同优化作用,为减排政策与技术的推广与改进提供了可行建议,又探寻了一种兼顾经济-稳定的电力系统运营策略。首先,文章针对研究涉及的联合发电调度等几项相关理论展开归纳梳理;其次,针对传统碳交易机制进行改进,构建出考虑奖惩机制的阶梯型碳交易模型,并通过灰色-移动平均组合预测方法进行碳价预测;再次,将现行政策涉及的阶梯型碳交易模型与储能系统以及具备较强减排潜力的碳捕集技术共同引入联合发电系统,构建了阶梯型碳交易下含碳捕集的风光火储联合发电运营优化模型,旨在研究多种减排政策与技术在发电系统运营中发挥的协同减排效果,探寻出兼顾经济与稳定性要求的相对较优的发电系统运营策略;最后,采用蒙特卡洛随机抽样方法预测风电、光伏发电功率,通过理想点法求解,并借助情景分析法展开算例分析。研究结果显示,阶梯型碳交易模型相较传统碳交易在促进可再生能源消纳和减排方面具备优势,改进具备有效性。阶梯型碳交易与储能系统的共同应用能在保障供电稳定性和提高可再生能源消纳量方面实现功能互补,还在促进消纳、减排方面带来了额外的正向协同优化作用。此外,协同作用基础上引入碳捕集技术能在不影响上述政策发挥减排效应的前提下,显著降低系统的碳排放量,凭借碳交易收益抵消捕集运行成本,提高系统可持续运营能力,也验证了本文所提出的运营策略的有效性与科学性。

关键词：阶梯型碳交易储能系统联合发电系统碳捕集技术

计及需求响应和阶梯型碳交易机制的区域综合能源系统优化运行

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电力系统及其自动化学报 2022年第5期34卷 87-95,101页

作者：邱彬宋绍鑫王凯杨桢辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛125105 国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司葫芦岛125000

为提升可再生能源的消纳,平抑负荷波动,控制碳排放总量,提出计及需求响应和阶梯型碳交易机制的多能耦合综合能源系统优化调度模型,研究不同运行方式对优化调度的影响。首先,以系统运行成本和碳交易成本最小为目标,建立了考虑电、气、热... 详细信息

为提升可再生能源的消纳,平抑负荷波动,控制碳排放总量,提出计及需求响应和阶梯型碳交易机制的多能耦合综合能源系统优化调度模型,研究不同运行方式对优化调度的影响。首先,以系统运行成本和碳交易成本最小为目标,建立了考虑电、气、热、冷多能耦合的综合能源系统优化模型。然后,在优化能源供给侧出力的基础上,利用能源转换装置改善多能源互补能力;在用户需求侧建立综合需求响应模型,平滑负荷曲线。最后,利用CPLEX求解工具箱对模型求解。结果表明:计及多能耦合互补的区域综合能源系统供需双侧协同优化在有效降低碳排放量的同时,可进一步提升系统运行经济性。

关键词：区域综合能源系统阶梯型碳交易综合需求响应优化调度

基于双主体阶梯型碳交易的综合能源系统优化调度研究

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基于双主体阶梯型碳交易的综合能源系统优化调度研究

作者：楚明卓南京邮电大学

学位级别：硕士

气候变暖日益凸显,能源转型迫在眉睫,而综合能源为实现节能减排提供新的途径。并且随着“双碳”目标的提出,碳交易市场的出现以及碳捕获、利用和封存技术(carbon capture,utilization and storage,CCUS)的发展,为节能减排带来新的契机... 详细信息

气候变暖日益凸显,能源转型迫在眉睫,而综合能源为实现节能减排提供新的途径。并且随着“双碳”目标的提出,碳交易市场的出现以及碳捕获、利用和封存技术(carbon capture,utilization and storage,CCUS)的发展,为节能减排带来新的契机与力量。因此,综合能源系统与碳交易相结合应运而生。与此同时清洁能源应用技术、能源转换技术、物理信息传输技术、分布式能源系统技术的发展,又使得综合能源系统得到了长足的发展。引入碳交易的冷-热-气-电综合能源系统不仅整合了电能、天然气、冷能、热能以及风能、光能等多种不同种类、不同形式的能源资源,还实现了多种异质能源的协调优化与交互响应,又促进多种能源的互补利用、共同开发。它既提高了清洁能源的利用比例,还借助碳交易市场减少了系统碳排放以及消纳部分碳排放,充实了节能减排的途径方法,助力碳达峰碳中和目标的实现。为了实现不同能源的协调优化,本文从一个简单的纯电力系统开始,在包含光伏、储能及负荷的电力系统上,以最小化运行成本为目标,以满足用户用能需要和储能容量及功率极限为约束条件,使用适应度相关优化算法(fitness dependent optimizer,FDO)进行求解,实现一次完整的优化调度。然而,其结果表明在单一能源的系统中,即便增加了储能装置平滑及消纳光伏发电,仍然无法避免弃光现象的发生。之后增加冷、热、气耦合设备以构建综合能源系统,同样的,系统的目标函数以运行成本为主,用户用能需求、设备功率及储能装置容量为约束条件,实现一个完整的综合能源优化调度运行。相比纯电力能源的系统,除了能够更好地满足用户的多种用能需求,还提升了可再生能源发电消纳水平,又平滑了负荷需求曲线。接着,为了引导系统朝着低碳化、经济化运行,本文在含冷-热-气-电的综合能源系统基础上引入了碳排放计量。在该系统中,碳排放的产生主要有两方面,一是来自天然气的直接排放,再者则是间接排放,即并非系统自身直接产生,而是由于市电引起的排放。市电引起碳排放的原因在于我国能源结构依然以火力发电为主,虽然可再生能源的装机规模逐年增加,依然改变不了能源行业是碳排放产生的主力。另外,碳捕集及利用技术能够直接消除系统中产生的部分二氧化碳,同时生产甲烷气体,进而减少了天然气的购置。这可以通过在系统中加入P2G设备实现。经过实验仿真发现,加入P2G设备对系统调度的影响可以忽略,但其减少的碳排放是可观的。原因在于其随着燃气锅炉、燃气轮机等直接产生二氧化碳的设备的运行状态而启动,启动后消耗一定的电功率,可以视作普通用电设备。加入碳排放成本后,虽然增加了系统的运行成本,但是以经济成本换取环境效益是值得的。最后,为了使系统更好地融入碳交易市场以及调动用户的节能减排积极性,在系统中加入阶梯型碳交易成本机制。从经济角度出发,系统运营商追求运行成本最低是无可厚非的,但是这样的经济性是以牺牲环境为代价。而碳交易市场的出现,可以让系统运营商因减少碳排放而获取一定的收益,即激励系统运营商从经济角度考虑也会选择降低系统碳排放,在保证环境效益的前提下还能够实现经济效益。另外,为充分调动用能侧用户参与节能减排的积极性,制定双主体阶梯型碳交易机制以及针对用户增加碳价弹性系数。该机制充分发挥需求侧响应,使需求侧响应从传统的电价引导转变为受到能源价格以及碳交易价格的双重引导,充分发挥用户的主动性。因此,在综合能源系统的经济性和碳排放方面都有着良好的表现。

关键词：综合能源系统适应度相关优化算法碳排放阶梯型碳交易

基于信息间隙决策理论的含碳捕集−电转气综合能源系统优化调度

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发电技术 2024年第4期45卷 651-665页

作者：赵振宇包格日乐图李炘薪华北电力大学经济与管理学院北京市昌平区102206

【目的】为科学统筹综合能源系统运行经济性、稳定性和低碳性优化目标,采用何种技术手段以提升能源转化效率,减少系统能源浪费和区域环境污染,是当下综合能源系统合理优化的主要问题。为此,提出一种基于场景生成与信息间隙决策理论的含... 详细信息

【目的】为科学统筹综合能源系统运行经济性、稳定性和低碳性优化目标,采用何种技术手段以提升能源转化效率,减少系统能源浪费和区域环境污染,是当下综合能源系统合理优化的主要问题。为此,提出一种基于场景生成与信息间隙决策理论的含碳捕集与封存(carbon capture and storage,CCS)—两段式电转气(power to gas,P2G)综合能源系统低碳优化策略。【方法】在技术层面,通过对电P2G两阶段精细化建模,提高氢能利用效率,建立热电联产(combined heating and power,CHP)-CCS-P2G耦合模型;在市场机制层面,引入阶梯型碳交易模型以降低系统中CO_(2)排放量。最终,基于信息间隙决策理论(IGDT)构建不同风险偏好下的优化调度模型。【结果】以典型综合能源系统进行算例分析,仿真结果表明所提模型可提高风光消纳率,实现系统低碳、经济、稳定运行。【结论】该优化策略可有效帮助决策者根据其风险偏好制定风险规避与风险追求策略下的调度方案,实现系统不确定性与经济性的平衡。

关键词：综合能源系统场景生成信息间隙决策理论(IGDT) 碳捕集与封存(CCS) 电转气(P2G) 阶梯型碳交易

考虑不确定性风险的虚拟电厂优化调度模型研究

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智慧电力 2024年第08期52卷 9-18页

作者：张艺刘蕊上海电力大学经济与管理学院

为使虚拟电厂（VPP）更好地满足我国新型电力系统的发展需要，提出了一种考虑不确定性风险的虚拟电厂优化调度模型。首先，在热电联合虚拟电厂基础上加装碳捕集和电转气设备，实现CO2的循环利用，并通过储碳和储氢装置解耦碳循环和电解... 详细信息

为使虚拟电厂（VPP）更好地满足我国新型电力系统的发展需要，提出了一种考虑不确定性风险的虚拟电厂优化调度模型。首先，在热电联合虚拟电厂基础上加装碳捕集和电转气设备，实现CO2的循环利用，并通过储碳和储氢装置解耦碳循环和电解水过程；其次，对虚拟电厂内风光、负荷等不确定因素进行建模，基于场景分析法对日前场景进行随机优化，并利用条件风险价值理论（CVaR）衡量虚拟电厂的交易风险；最后，以虚拟电厂运行效益最大化为目标，引入阶梯型碳交易机制和需求响应，建立典型场景下虚拟电厂优化调度模型。算例分析表明，所提方法能有效降低虚拟电厂的碳排放，对VPP进行低碳经济调度具有指导意义。

关键词：虚拟电厂碳捕集不确定性风险阶梯型碳交易需求响应