发电侧多主体投资低碳综合微网氢储能的演化策略

在低碳经济背景下,为提高向大用户直供能的灵活性,解决多主体在有限理性下共建共享的非对称性行为决策问题,提出多新能源场站联合投资低碳综合微网氢储能的演化行为分析方法。首先,利用异质性新能源场站发电与大用户用能的时空互补特性,提出多主体共享低碳综合微网氢储能的基本框架,使各发电主体形成“自平衡+直供电+余量上网”模式,在增强新能源友好并网能力与供用能灵活性的同时降低投资成本。然后,考虑多主体在参与氢储能共建共享时的非对称行为决策,基于复制者动态方程与演化稳定定理,对多新能源场站在有限理性下的多投资策略进行演化行为分析。最后,以我国西北部新能源汇集区域为算例对发电侧在联合投资中的合作行为进行推演,结果表明政府可通过对间断性发电特征的电站给予适当补助,或细化电价设置来激励异质性新能源场站的联合投资行为,从而促进氢储能的规模化发展;新能源场站则可通过提高装机容量来保证自身定值收益。

并网光伏发电工程的低碳综合效益分析模型

太阳能是一种清洁能源,发展太阳能光伏发电对于推动电力行业低碳化发展具有重要意义。研究了并网光伏发电工程的低碳综合效益评估模型和方法。首先从光伏发电收益、光伏发电成本、系统网损改善效益和系统备用容量成本四个方面,分析探讨了并网光伏发电工程的碳排放(减排)特性及经济效益,提出了相应的低碳效应模型和经济效益模型。进而结合光伏发电的低碳特性和经济效益,建立了光伏发电的低碳综合效益分析评估模型,提出了碳排放补偿时间的概念。基于典型运行数据的算例分析,验证了所提模型和方法的有效性。分析结果表明:并网光伏发电与常规发电相比,有很大的低碳综合效益优势。

智能微网运行的低碳综合效益分析

从用电侧的能源条件和负荷需求入手,设计规划了智能微网主要发电单元的装机容量,并从经济性和低碳化两个方面分析了智能微网运行的效益形成机理,进而利用低碳经济要素将两方面效益统一,提出了低碳综合效益的概念。结合智能微网的建设成本,建立了智能微网运行的低碳综合效益分析模型,阐述了以低碳综合成本最低为目标的智能微网日前调度原则,并依据典型的智能微网设计方案所提出的模型对智能微网的投资收益情况进行了分析。结果表明:智能微网的运行方式与传统电网相比,有着很大的低碳综合效益优势;参与到电网互动的智能微网,能够发挥其成本调节作用和灵活运行能力;未来通过降低分布式能源的发电成本,优化电力市场电价系统,加快低碳经济的开展,可达成智能微网运行的经济性与低碳性的高度统一。

双碳目标下低碳综合能源系统规划关键技术及挑战

双碳目标下,能源系统深度脱碳势在必行。低碳综合能源系统是通过集成碳捕集技术、提高非碳能源比例、充分调动源-网-荷-储各能源环节灵活性资源等方法,主动或被动降低碳排放的多能源系统形态。文中对低碳综合能源系统规划关键技术进行了评述和展望。首先,梳理了现阶段能源转型目标和路径优化方法;然后,从碳捕集和可再生能源消纳两方面对低碳综合能源系统关键要素建模方法进行总结;在此基础上,根据不同低碳综合能源系统层级的特点,分别评述了集成碳捕集技术和高比例清洁能源的跨区级低碳综合能源系统规划方法、考虑多类型分布式清洁能源和灵活性资源的区域级低碳综合能源系统规划方法、计及用户用能及建筑特性的用户级低碳综合能源系统规划方法;最后,对不同层级低碳综合能源系统规划面临的挑战进行了展望。

上海某区域建筑群节能低碳综合改造调研分析

在上海市某低碳实践区,选择了具有代表性的50幢既有重点用能建筑,其能源消耗占该区域重点用能建筑的70%以上,进行了区域建筑群节能低碳综合改造的研究分析。通过开展全面调查研究和能源审计,分析了能源消费和利用情况,查找用能过程中管理和设备存在的问题及节能潜力,研究提出了适应的技术措施和对策,确定了整体综合改造实施目标、实施步骤和补充政策等策略建议。研究分析结果和相关建议具有一定代表性,可为政府制定有关政策和低碳实践区建筑群的节能低碳综合技术改造参考。

区域低碳综合能源系统规划关键技术与挑战

区域低碳综合能源系统在“双碳”目标的实现路径中将扮演重要角色,其规划研究领域仍有许多关键技术有待突破。首先,提炼区域低碳综合能源系统的定义和特点;其次,分别从源侧、网侧、荷侧和储侧出发,分析区域低碳综合能源系统的形态特征及减碳潜力;然后,系统性梳理区域低碳综合能源系统规划的多能耦合建模、多能流分析方法、碳排放分析方法及不确定性分析方法;在此基础上,归纳总结区域低碳综合能源系统的规划模型及其求解算法,并做出评述;最后,对区域低碳综合能源系统规划未来面临的挑战进行展望。

并网光伏发电的低碳综合效益评估

随着资源和能源危机的发展,世界上很多国家都纷纷关注绿色能源,而太阳能发电是一种重要的清洁能源。在低碳经济的发展趋势下,光伏发电的发展和大力推广有着重要的意义,为此文章对并网光伏发电的低碳综合效益进行了研究,分析了低碳综合效益评估的方法和模型,对电力行业中并网光伏发电的发展有着重要的价值。

并网光伏发电工程的低碳综合效益的研究

太阳能属于一种常见的清洁型能源,利用太阳能来进行光伏发电有助于促进我国电力行业向低碳化发展的趋势,这对于我们不断推进可持续发展社会具有重大的意义与价值。本文通过分析和研究并网光伏发电工程的低碳化综合效益,来表明其与传统常规的发电方式来进行比较,并网光伏发电形式有着强大的低碳化综合效益的特点与优势,有利于促进节能减排、保护环境,同时加快社会可持续的发展。

考虑碳捕集利用与可再生能源的低碳综合能源系统配置优化研究

为实现传统工业部门的低碳转型,构建了集成可再生能源、电锅炉、储热以及碳捕集利用与封存(CCUS)装备的低碳综合能源系统,并提出了经济和低碳双重导向下的系统配置优化方法。应用粒子群优化算法求解获得各设备的最优配置容量及典型场景下的最优调度方案,并选取乙烯工业进行案例分析。结果表明:通过引入CCUS和可再生能源装备,系统碳排放减少了57.50%,年总成本增加15.92%;当碳价高于109.61元/t时,低碳综合能源系统具有经济和低碳双重优势。

基于动态掺氢策略的综合能源系统低碳经济调度

针对现有综合能源系统中传统碳捕集电厂灵活性较差,电负荷系数、管道长度和管道运维成本等因素对计及气网掺氢的综合能源系统调度的影响尚未明确等问题,提出了一种基于动态掺氢策略的综合能源系统低碳经济调度模型。首先,建立综合灵活碳捕集电厂模型,对二氧化碳的吸收与再生环节进行解耦;其次,建立基于动态掺氢的管道运维成本模型,实现掺氢比的动态调整,提高系统调度的灵活性;然后,引入阶梯式碳交易机制,构建考虑气网掺氢管道运维成本的综合能源系统低碳经济调度模型,利用McCormick松弛方法将非线性问题转化为线性问题,并进行求解。最后,算例仿真结果表明:气网各节点处管道运维成本系数与气体体积、输送距离等因素相关,应综合考虑上述因素对气体定价;在综合能源系统调度中综合考虑电负荷系数、气网管道长度等因素合理选择气网掺氢比上限、制定动态掺氢策略,系统的经济效益与环境效益分别提高了44.1%、47.8%。

低碳综合能源系统研究框架与关键问题研究综述

低碳综合能源系统是融合多种低碳技术和措施、集成灵活性资源、促进清洁能源消纳、降低碳排放的多能源系统,是实现“双碳”目标的物理载体。首先,从能源转型的宏观战略、物理载体和低碳技术角度论证了低碳综合能源系统是能源转型的有效路径,归纳了低碳综合能源系统的定义与特征内涵;然后,构建了低碳综合能源系统的研究框架,从源-网-荷-储及碳捕集等环节挖掘了低碳综合能源系统的减排潜力;为了充分发挥低碳综合能源系统的低碳优势,从协同规划与优化调度、市场机制等角度提炼了低碳综合能源系统的几个关键问题;最后,聚焦提炼的协同优化关键问题,从研究现状、面临问题和研究展望等方面进行了阐述,以期为能源系统的低碳发展提供参考。

县域碳收支核算与碳综合补偿类型分区——以钱塘江流域为例

空间明晰化的碳综合补偿与管理类型分区对于建立能够体现碳汇价值的流域生态保护补偿机制至关重要。以钱塘江流域10个县(市、区)为研究对象,基于碳收支核算体系分析钱塘江流域县域尺度碳收支时空演变格局及其碳收支平衡关系,运用考虑社会经济、资源利用、生态环境因素的综合评价方法,对钱塘江流域进行碳综合补偿与管理类型分区规划。结果表明:(1)2000—2020年钱塘江流域碳排放量与碳吸收量总体不断增加。碳排放量呈现“西南低,东北高”的空间格局,碳吸收呈现“西南高,东北低”的空间格局。(2)2000—2020年钱塘江流域碳排放基尼系数平均值为0.60,碳排放经济贡献系数在0.86~1.03之间,碳生态承载系数在0.02~15.81之间。流域内县域单元之间经济发展与资源利用效率差距较大,碳供需错配现象比较严重。(3)2020年萧山区、余杭区和富阳区为碳综合补偿平衡区与低碳控制区,常山县、开化县、建德市和淳安县为碳综合补偿获补区与低碳优化区,临安区和桐庐县为碳综合补偿获补区与低碳控制区,杭州市市区为碳综合补偿支付区与低碳减排区。

基于电碳点对点交易的虚拟电厂联盟与配电网协同低碳运行策略研究

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)可以通过先进的控制技术对海量分散的分布式能源进行有效聚合,为实现低碳发展提供了有效途径。为促进VPP在碳减排方面的积极作用,提出了一种VPP联盟和配电网多主体协同优化框架。首先,基于碳排放流理论制定了电-碳综合定价方法,激励VPP低碳运行。其次,考虑多个VPP之间采用合作联盟的形式进行共享交易,构建一种基于纳什议价理论的多VPP电碳点对点(peer-to-peer,P2P)交易机制模型,实现资源共享的同时兼顾个体利益和联盟效益。在此基础上,建立一种基于电-碳综合价格引导VPP间电碳P2P交易的VPP联盟-配电网协同优化双层模型。上层模型是多VPP之间电碳P2P最优交易问题,采用自适应步长交替方向乘子法实现多VPP间的分布式求解。下层模型则是配电网的最优经济调度问题。最后,通过算例验证了所提模型和方法的有效性。

光伏项目综合效益评估模型构建及案例分析

光伏作为我国清洁能源重要组成,是推动我国能源转型的重要引擎。本文基于碳市场价格和电网排放因子等要素,综合考虑光伏项目低碳属性和经济属性,构建光伏项目低碳综合效益评估模型,并结合实例分析度电低碳综合效益,探讨低碳效益对综合效益的影响。结果表明:该模型能够量化光伏项目低碳属性对经济效益的积极作用,能够评估光伏项目在“双碳”战略下的综合效益;引入碳相关效益使光伏项目综合效益较经济相关效益提升11%~31%;碳相关效益在小规模项目的低碳综合效益中占比超过19%,是提升项目经济效益的重要因素。

基于TOPSIS和灰色关联投影法的区域碳效率动态综合评价——以泛珠三角为例

为弥补传统碳效率评价偏向绝对量指标或者少数几个指标的单点式评价的不足,选取相对量指标,从经济、人口、福利多个维度并兼顾地区发展实际与公平原则,构建区域碳效率评价指标体系。将TOPSIS法与灰色关联投影分析相结合,并利用时间序列平均算子二次加权以实现对泛珠三角9省(自治区)2011—2020年碳效率的动态综合评价。静态与动态评价研究结果显示:该区域碳效率发展水平存在差异,其中海南省碳效率总体水平较高,为0.530;贵州省碳效率相对较低,为0.162;海南省比贵州省高出227%。福建省碳效率呈上升趋势,由2011年的0.327上升至2020年的0.498,增长了52.3%。研究认为,应该制定差异化减排策略、加大技术经费投入、增强社会福利、引进人才以实现低碳经济发展。

基于低碳工艺与流程控制的钢铁工业园区综合能源系统低碳调度方法

钢铁工业作为我国能源密集型重工业支柱产业,是我国实现双碳目标的重要阵地。低碳转型工艺有助于钢铁产业实现节能降碳,而工艺转型使得钢铁园区综合能源系统结构更为复杂,运行调度面临巨大的挑战。基于传统高碳长流程钢铁企业综合能源系统结构,充分考虑现阶段较为可行的高炉注氢辅助还原铁以及电弧炉短流程炼钢2种低碳转型工艺,构建钢铁工业园区低碳综合能源系统架构以及模型,引入外购电动态碳排放因子及碳配额交易机制,提出了兼顾多能耦合以及柔性工序优化的园区低碳综合能源系统低碳调度方法。算例仿真验证了引入2种转型工艺的钢铁企业低碳综合能源系统的降碳潜力,并对新能源大规模接入电网后的园区运行情况进行了前瞻性分析,为钢铁企业的降碳工艺升级和园区综合能源系统低碳调度提供参考。

计及大规模电网分级分区解耦的区域电网供电碳排放因子计算模型研究

各供电区域碳排放的精准核算是供电企业进行碳排放管理、促进“双碳”目标的前提。该文提出以500 kV电压等级为主网的大规模电网分级分区电量交换等效模型;针对消纳电量发电类型比例、交换电量发电类型比例和碳迹不明的区域,该文将省内电网分为多个等级,每个等级包含多个供电区域,基于电力生产和消费守恒和省间、省内各级各区域电网间交换电量的平衡关系,提出根据消纳电量所属区域的火、水、风、光等不同种类发电量比例计算的省内大规模电网分级分区解耦的区域电网供电碳排放因子计算模型。分别构建省内总发电量及各类型发电量计算模型、输送至外省各类型发电量的计算模型和省内各级电网各区域内各类型发电量计算模型,推导省内各级电网各区域供电综合碳排放因子和碳排放量的计算模型。案例计算表明,该文所提分级分区的方法和所构建各电量的计算模型是有效合理的。

虚拟电厂和综合智慧零碳电厂建设方案初探

以虚拟电厂“源荷互动”的独特运行方式为出发点,结合国内外实际应用案例,对虚拟电厂的运营优势和不足进行了深入分析。同时,通过辅助服务和现货市场增加虚拟电厂收益以综合智慧零碳电厂对当前能源保供的重要意义及政策支持为背景,阐述了推广应用的特点,并提出了“三步走”推进发展的具体构想。最后,从技术等方面,探讨了其在下一步的重点突破方向。

基于供需精准匹配的综合能源系统优化关键技术及应用

随着新型城镇化的加速,城市普遍出现空间布局紧凑化、功能集中化的发展模式。大力推动低碳综合能源系统高效应用成为了建筑节能低碳运行的关键举措。虽然目前综合能源系统在国内外应用较多,但供需精准匹配一直是其高效应用的瓶颈。本项目以提升综合能源系统能效和规模化应用效果为目标,针对需求侧用能和供应侧供能的全要素,围绕“需求侧负荷特征及用能机理-综合能源系统多目标优化设计-综合能源系统协同精准调控”全过程,构建了基于供需精准匹配的综合能源系统优化关键技术体系,实现系统投资节约15%-20%,设计成本降低50%以上,系统运行节能量为17%-30%,集成可再生能源的系统节能量达到40%以上,并进行了大规模工程应用,对推进建筑领域运行节能减排起到了重要支撑作用。

计及阶梯型碳交易的低碳园区多目标双层优化

随着能源的消耗量逐渐增大,经济发展与能源、环境之间的矛盾日益凸显,发展低碳电力迫在眉睫。在双碳目标下,综合能源系统规划中,引入了阶梯型碳交易机制,构建配置-运行多目标双层优化模型。在日内运行阶段,以购电购气成本最小为目标,进行运行优化,在容量配置阶段,将阶梯型碳交易成本引入模型中,以一次投资成本、年度运行成本和年度碳交易成本最小为目标,并通过仿真验证了所提模型的可靠性和有效性。