考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度

为了保护综合能源系统中不同运营主体的信息隐私,权衡系统运行低碳性和经济性,解决天然气网络鲁棒模型难以求解的问题,提出了考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度方法。考虑天然气网络和热力网络的动态特性、碳-绿证耦合机制,构建综合能源系统动态低碳经济调度模型;为了保护各网络运营商的数据隐私,根据能量耦合关系对综合能源系统解耦,建立电-气-热网络的分布式协同优化模型;在此基础上,考虑风电出力和多能负荷的不确定性,提出基于一致性交替方向乘子法的分布式鲁棒优化框架,并利用二阶锥对偶理论与交替优化方法实现含二阶锥约束和二元变量的鲁棒子问题求解。以修改的IEEE 39节点电力网络、比利时20节点天然气网络和15节点热力网络为算例进行仿真分析,验证所提方法能够在源荷不确定性条件下实现综合能源系统各网络分散自治运行,同时兼顾系统运行的低碳性和经济性。

参与多元耦合市场的电-气综合能源系统低碳经济调度

为进一步提升综合能源系统(IES)绿电消纳水平,减少CO_(2)排放量及降低系统运行成本,提出一种计及绿证交易与碳交易交互机制下的IES低碳经济调度模型及其求解方法。首先,对传统阶梯式碳交易机制进行改进,并根据绿色证书碳减排原理,提出一种绿证-碳交易交互机制,即通过冗余绿色证书联动碳交易与绿证交易的耦合市场机制;然后,以系统总成本最小为目标,结合低碳技术,构建绿证-碳交易交互机制下计及碳捕集、利用与封存(CCUS)技术的电-气互联综合能源系统优化调度模型;最后,以IEEE39节点电网、比利时20节点气网构成的电-气互联综合能源系统为例进行仿真研究,结果表明所提方法在提高风电消纳的同时,可显著减少CO_(2)排放。

面向含氢综合能源系统的电-碳-氢耦合交易市场研究综述

在我国“双碳”目标愿景下,电-碳-氢耦合交易市场正通过市场机制优化能源配置,加速能源转型,但含氢综合能源系统的兴盛给多能耦合交易市场的发展带来了新的挑战。介绍了含氢综合能源系统的基本结构,并在电-碳、电-氢交易市场研究的基础上分析了电-碳-氢耦合交易机制,深入探究了面向含氢综合能源系统的电-碳-氢耦合交易市场机制。分别从市场的交易标的物、交易对象、交易价格角度进行了阐述,并归纳分析了目前实现市场均衡的能源定价策略与市场出清机制。最后总结了电-碳-氢交易市场与含氢综合能源系统发展面临的挑战,并对后续的研究方向进行了展望。

考虑综合需求响应及绿证-碳交易机制的能源系统低碳经济调度

“双碳”背景下,考虑电热需求响应并结合市场交易机制有助于综合能源系统低碳经济运行,由此,提出一种电热需求响应配合绿证-碳交易机制的综合能源系统模型并进行低碳经济调度。首先,通过加装储液罐的方式改造碳捕集电厂,建立以碳捕集电厂、电转气设备为主要能源耦合设备的综合能源系统数学模型;其次,为降低系统电热负荷峰谷差,进一步降低高碳排机组出力,引入电热需求响应机制;再次,建立阶梯式碳交易机制与绿证交易机制数学模型并将其引入系统低碳经济调度中;最后,以系统运行成本最小为目标函数建立低碳经济调度模型;算例表明,所提模型在系统总成本全面下降的同时实现了风电全额消纳,大幅提高了系统运行的低碳经济效益。

考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同运行优化

针对相邻国家能源市场机制不同、多边协同调度难度大等问题,提出一种考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同运行优化方法。根据不同国家综合能源系统所处位置,提出考虑热网、电网损耗的跨境综合能源系统模型。在充分考虑跨境能量流动与转化的基础上,引入跨境绿证、碳交易,建立考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同优化模型。基于所建模型的仿真结果分析表明,在跨境综合能源系统中引入碳、绿证交易可减少不同国家的综合能源系统运行成本,同时提高能源优化配置与可再生能源消纳量。

计及碳交易的电-气耦合型虚拟电厂运行策略优化研究

随着双碳目标的提出,构建清洁低碳,安全高效的能源体系日益迫切。虚拟电厂(virtual power plant,VPP)采用大数据等技术手段,将电力作为中心,把各种类型的负荷聚集在一起进行管理,通过协调优化技术降低成本,是重要的碳交易载体。文章构建电-气耦合型虚拟电厂(E-G VPP)参与电力市场和碳市场的架构,研究E-G VPP经济低碳运行策略优化模型。构建了一种E-G VPP典型结构,提出E-G VPP参与电力市场与碳交易市场的交易模式,构建电碳交易协同的E-G VPP运行策略优化模型,并利用遗传算法对模型进行求解。最后,通过算例分析验证所提模型在经济低碳运行上的有效性。

考虑发电商多时间耦合决策的碳-电市场均衡分析

作为碳市场和电力现货市场的共同参与者,发电商的决策行为将同时影响两市场的出清结果,碳-电市场耦合日益紧密。在此背景下,模拟发电商的决策行为进而开展市场均衡分析对各市场机制的完善具有重要意义。碳市场要求发电商在履约期结束时需缴纳碳排放总量对应的碳配额,在履约期内发电商可灵活选择任意时段的碳、电交易策略,前后时段决策相互影响。为此,重点研究考虑发电商多时间耦合决策的碳-电市场均衡分析问题。在多时间尺度下碳-电耦合关系的基础上,提出了考虑发电商多时间耦合决策的碳-电均衡分析框架。基于此,建立了考虑多时间耦合的发电商碳-电协同决策模型,量化了碳配额与发电量间的关系。通过分析不同发电商多时间耦合的决策行为,建立了碳-电市场的均衡分析模型。算例结果表明,考虑多时间耦合特性可进一步促进电力行业减少碳排放,提升社会福利。

电-碳联合市场下虚拟电厂主从博弈优化调度

为使虚拟电厂更好地适应新型电力系统的发展,针对含综合能源的虚拟电厂,设计电-碳联合市场交易框架,在此基础上,提出一种考虑需求响应的虚拟电厂主从博弈优化调度策略。以虚拟电厂运营商为领导者、新能源热电联供运营商和综合能源用户系统运营商为跟随者,形成一主多从的Stackelberg博弈模型,同时优化虚拟电厂运营商定价策略、供能侧出力计划和用户侧需求响应方案,并对博弈均衡解的存在性和唯一性进行证明。最后,通过算例验证所提策略的有效性,虚拟电厂内部各主体利益得到有效提升,算例结果也表明不同类型需求响应占比对各主体利益有很大的影响,同时所提的优化调度策略为虚拟电厂制定内部购售电价格、调度计划和参与电-碳联合市场交易提供了参考。

虚拟电厂参与电-碳联合市场运行的竞价策略研究

电力系统脱碳是全社会零碳发展的关键。近年来分布式小微主体发展迅速,成为未来我国能源结构的重要组成部分。首先,从虚拟电厂(virtual power plant,VPP)出发,在分析VPP参与我国现行碳交易市场方式的基础上,提出VPP参与电-碳联合市场的运行机制。其次,构建了联合市场运行机制下多主体互动博弈的两阶段双层竞价策略模型。第一阶段为VPP内部分布式小微主体预调度模型;第二阶段内层为VPP与多市场主体间非合作博弈竞价模型,以VPP参与日前现货市场和碳交易市场的总收益最大为目标,采用多场景描述竞争对手报价的不确定性;外层是以全社会福利最大化为目标函数的多主体互动决策出清模型。最后,采用Q-learning算法和路径跟踪内点法进行模型求解,算例验证了所提模型的可行性和有效性。

价格接受模式下发电集团电-碳协同交易决策优化方法

随着“双碳”目标的提出以及全国碳排放权交易市场拉开序幕,发电集团面临着同时参与电力市场及碳排放权交易市场所带来的决策协同问题。首先,通过剖析电力市场与碳市场的耦合机理并计及两类市场结算履约规则,在价格接受模式下,提出一种混合型发电集团参与电-碳市场的年-周-日多尺度耦合协同决策机制和优化模型。然后,结合现行市场交易环境和实际数据,进行了多市场协同决策的仿真模拟,验证了决策模型的可行性。同时,为有效量化决策的优劣,针对决策结果的经济性、低碳性、稳定性,构建了一套电-碳市场协同决策评价指标体系。针对不同的市场机制、碳价水平及决策模式,做出了进一步仿真模拟及对比分析。研究结果表明,开展电-碳协同交易是发电集团实现低碳发展的经济化手段,同时,政府部门需结合发展的不同阶段动态调整控排政策。

融合碳交易的电力现货市场日前出清机制研究

当前电力市场与碳市场缺乏关联,新能源机组与传统发电机组的市场竞价优势不明确,亟须构建合理的电-碳耦合市场的运行机制,明确新能源发电机组与传统能源机组的市场关系。针对电力现货市场与碳交易市场之间的协同运行问题,从交易主体通过电力交易中心完成碳交易的角度构建一种电-碳市场耦合下电力现货市场激励型日前出清方法,为电力现货市场运行机制优化提供思路参考。首先,从交易数据、交易主体行为和运作机制等方面的协同构建电-碳市场耦合运行框架。其次,设计一种包含预出清和正式出清的电力现货市场激励型日前出清机制,该机制引入基于动态碳排放的碳市场激励因子,对各机组报价进行修正后再次出清。再次,建立考虑电-碳市场耦合的电力现货日前市场出清模型。最后在PJM-5节点电力系统进行算例分析,结果表明该机制下新能源机组的出清电量增加67.29%,碳排放量降低56.29%,碳交易成本降低95.48%;碳交易价格和传统发电商报价的增加会增大新能源机组的出清电量;碳配额比例和新能源发电商报价的增加会增大平均出清价格。

浙江省碳市场和电力市场协同发展机制初探

本文总结了浙江省碳市场和电力市场发展现状,分析了两大市场协同发展现状和存在的主要问题。同时,聚焦浙江省内不同类型企业的实际需求,设计了以“碳-电”产品为枢纽的碳-电市场协同发展机制。立足浙江省碳电管理现状,提出了包括构建碳-电协同制度体系、规范“碳-电”产品、打造碳电数据库在内的加快浙江省碳-电市场协同发展的工作建议。

新型电力系统电-碳-绿证市场协同运行的区块链关键技术

新型电力系统是构建新型能源体系和实现“双碳”目标的基础支撑,电力市场、碳市场、绿证市场协同运行是实现新型电力系统市场化运行的必然路径。为此,提出了电-碳-绿证市场协同运行的区块链关键技术体系。首先,提炼了电-碳-绿证市场协同运行的体系架构,从产品、主体、政策3个角度分析了市场间的协同运作情况。其次,构建了基于区块链技术的市场运行体系:建立了一个统一的积分认证机制来衔接电-碳-绿证市场之间的交易标的物;结合区块链技术的智能合约确保交易的透明和可靠性;将共识机制结合积分认证应用于协同市场,确保参与方之间的一致性以及协同性;通过跟踪电力的来源去向,构建了电-碳-绿证溯源模型来确保电力数据的准确性。最后,提出建设电-碳-绿证体系建议,聚焦于政策、技术、试点三方面为新型电力系统市场化运行提供辅助决策。

电催化测定烟酰胺腺嘌呤二核苷酸——以聚亚甲基蓝-碳纳米管修饰电极作为工作电极

制备了聚亚甲蓝-碳纳米管修饰的玻碳电极（PMB-SWCNT’s／GCE），并研究了烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）在此电极上的电化学行为。结果表明：此修饰电极对NADH表现出协同电催化作用和较好的响应性能。在pH7．0的磷酸盐缓冲溶液中可观察到NADH氧化峰电位的正移及其峰电流的增加，当NADH的浓度在5．0×10^-6～7．0×10^-4mol·L^-1范围内，与相应的氧化峰电流值之间存在线性关系。方法的检出限（3s／N）为1．4×10^-6mol·L^-1，所提出的方法应用于生物材料样品中NADH的直接测定，测得方法的平均回收率为99．5％。

绿证交易与企业减碳的实践初探

随着绿证交易的普及,绿证作为可再生能源发电企业的证明不断被用电企业购买。绿证交易不仅能够证明用电企业使用了环保的可再生能源电力,还能带来经济与环保双重效益。通过分析天津某石化公司购买绿电及使用绿证前后的经济效益,证实绿证交易后能够在企业用电方面减少经济支出,并达到减碳的作用,为国内其他用电企业提供借鉴参考。

考虑电转气消纳水电的水-电-气系统低碳鲁棒优化调度

针对电力系统调节能力不足引起的汛期弃水问题以及负荷侧存在的不确定性问题,本文构建了水-电-气多能源系统协同低碳鲁棒优化调度模型,并给出模型的求解方法。所提模型将电力系统中的水电机组、燃气机组、火电机组同水电系统、天然气系统进行协同建模,考虑电转气技术将电力系统无法消纳的水电转化为天然气,存储至天然气系统中,对水-电-气多能源系统联合运行时消纳水电的能力进行分析。针对模型中的非线性约束,基于分段线性化法和泰勒级数展开方法将模型转化为混合整数线性模型;针对模型中的不确定性参数,运用列与约束生成方法将其转化为主-子问题框架,采用Gurobi求解器进行快速求解。采用改进的6节点电网-7节点气网系统进行算例分析,结果验证了所提模型能够充分利用不同能源系统间的互补特性提高电力系统的调节能力,促进水电的消纳,降低电力系统的运行成本并实现电力系统的低碳运行。

绿证-碳交易机制下新型电力系统电-氢-气混合储能容量优化配置方法

在“双碳”目标的背景下,为进一步提升新型电力系统的经济效益和环境效益,提出了一种绿证-碳交易机制下新型电力系统电-氢-气混合储能容量优化配置方法。首先,以两阶段电转气作为能源桥梁,提出了考虑电化学储能系统、氢储能系统和气储能系统的新型混合储能系统;其次,为了提升可再生能源消纳、降低碳排放量,引入了绿证-碳联合交易机制,并采用了能源断供/弃能机制,同时提升了系统的可靠性;最后,以新型混合储能系统的全生命周期成本、购能成本、可靠性成本、绿证-碳交易成本之和为目标函数,并采用CPLEX求解器求解。算例分析结果表明,所提方法能在提升可再生能源消纳的同时实现系统的经济性、低碳性、可靠性最优。

考虑风力发电的煤电厂低碳经济优化调度

碳达峰碳中和目标的确立推动了电力系统降碳脱碳,传统煤电厂同时面临着碳排放成本上升的压力和新能源涌入电力市场的挑战。因此,建立煤电的运行成本模型和风电的投资成本模型,以典型日总收益最大化为目标,构建燃煤-风力发电系统的日前低碳经济优化调度模型,求解得出最大典型日总收益和最佳优化调度方案。旨在通过投资风电的方式帮助煤电厂降低碳排放量和度电成本,提高煤电的市场竞争力。对比分析煤电单独供电、风电优先输出与煤电-风电优化协同出力3种情景的收益与成本,发现煤电-风电优化协同出力情景相比煤电单独供电情景减少了32.59%的煤耗量和32.68%的碳排放量,增加收益35.33万元,收益涨幅约20.43%,相比风电优先输出情景减少了25.67%的爬坡量。该优化调度方案通过协调煤电和风电的出力关系,使煤电、风电优势互补,提升了发电系统的综合效益。

输配电网多主体参与的碳-电耦合市场双层交易决策方法

碳市场的引入改变了传统化石燃料机组的发电成本,从而影响其在电力市场中的竞价行为。同时,输配电网中涉及不同的市场主体,需在碳-电市场下研究输配电网的市场交易方法。提出了一种基于输配协同的碳-电耦合市场交易决策方法。首先,提出了考虑输配协同运行的碳-电耦合市场的交易框架。其次,构建了一种基于输配协同的多主体交易的碳-电耦合市场双层交易决策模型。上层模型为各个配电市场与发电商的碳-电协同交易决策模型,下层模型为输电市场和碳市场的出清模型,量化了碳配额与发电量间的关系。再次,通过Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件、对偶原理以及Big-M法将每个交易主体的双层模型转化为单层具有均衡约束的数学模型(mathematical problem with equilibrium constraints,MPEC),所有MPEC构成了均衡约束均衡规划(equilibrium problem with equilibrium constraints,EPEC)模型,并通过对角化算法进行求解。最后,基于T6-D7-D9和T30-D33系统进行算例分析。结果表明,所提方法可有效促进电力行业减少碳排放,降低运行总成本的同时提升社会福利。

面向多级电-碳耦合市场的虚拟电厂两阶段鲁棒交易策略

随着中国电力市场和碳市场的不断发展,虚拟电厂(VPP)已成为重要的市场参与主体。文中提出多级电-碳耦合市场下VPP两阶段鲁棒交易策略。首先,分析中国电力市场与碳市场的耦合特性,提出含电力中长期市场、一级碳市场、电力现货市场和二级碳市场的多级电-碳市场交易流程。然后,建立VPP参与多级电-碳耦合市场的两阶段交易模型。其中,第1阶段优化了VPP在电力中长期市场与一级碳市场的交易策略,第2阶段优化了VPP在日前电力现货市场和二级碳市场的交易策略。最后,为平抑VPP内可再生能源出力不确定性对交易结果的影响,建立VPP两阶段自适应鲁棒优化模型,并采用列与约束生成算法实现模型求解。仿真算例结果验证了所提模型和方法的可行性和有效性。