考虑柔性负荷和阶梯型碳交易的低碳经济优化调度策略

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。

基于阶梯型碳交易机制的综合能源系统低碳经济调度

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。

考虑双重需求响应及阶梯型碳交易的综合能源系统双时间尺度优化调度

安全稳定、低碳清洁是全球能源发展的主流方向,如何充分发挥需求侧资源响应潜力以及降低系统源、荷不确定因素对实现能源可持续发展具有重要意义。为此,提出了一种考虑双重需求响应和阶梯型碳交易机制的综合能源系统(IES)双时间尺度优化调度策略。针对电、热、气负荷的可调度特性和不同时间尺度下的响应差异性,提出了双重激励的综合需求响应(IDR)模型。为实现IES低碳经济运行,建立了基于日前价格型IDR策略和阶梯型碳交易机制的IES日前低碳优化调度模型。考虑日前源、荷预测误差对IES调度的影响,基于模型预测控制和日内激励型IDR策略,建立了以购能成本、各设备出力调整成本和阶梯型激励补贴成本之和最小为目标的日内滚动优化调度模型,并采用CPLEX对所提模型进行求解。仿真结果验证了所提模型能有效兼顾系统经济性和环保性,同时提高了系统平抑源、荷功率波动的能力。

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

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.

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

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。

基于综合需求响应和奖惩阶梯型碳交易的综合能源系统优化调度

随着能源需求急剧上升及环境污染日益严重,安全高效、低碳清洁的能源形式已成为能源发展的主流方向,而综合能源系统是降低环境污染排放、提高能源利用效率的有效途径之一。为了实现综合能源系统经济、低碳运行,本工作提出一种基于奖惩阶梯型碳交易机制和综合需求响应策略的综合能源系统低碳优化调度策略。首先,针对多元负荷的柔性特性和可调度价值,提出了考虑冷-热-电多元负荷的综合需求响应模型,并在此基础上,提出了响应补偿机制;其次,针对可再生能源的不确定性,采用拉丁超立方抽样法结合Kantorovich场景削减法生成光伏、风电和负荷的预测出力典型场景,并在优化调度模型中引入奖惩阶梯型碳交易成本,建立了以系统运行成本、响应补偿成本以及阶梯型碳交易成本之和最低的优化目标函数。最后,采用CPLEX工具箱对所提模型进行求解。算例仿真设置了不同场景,分析了综合需求响应策略和奖惩阶梯型碳交易机制对综合能源系统运行优化、节能减排的影响,验证了所建立的模型和策略能有效兼顾系统的经济、环境效益。

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。

基于阶梯碳交易的碳捕集电厂−电转气虚拟电厂低碳经济调度

在能源互补和低碳经济的背景下,虚拟电厂(virtual power plant,VPP)是实现区域资源优化配置和新能源消纳的有效载体。在技术层面,通过碳捕集电厂(carbon capture power plant,CCPP)和电转气(power-to-gas,P2G)装置来实现CO_(2)的循环利用,建立碳捕集电厂−电转气耦合模型,并在负荷侧引入考虑用户满意度的价格型需求响应模型;在低碳政策方面,将阶梯型碳交易机制引入VPP,对碳排放进行约束。然后以总成本最小为目标,建立VPP低碳经济调度模型。通过设置不同调度场景进行对比,验证所建模型在VPP低碳经济运行方面的有效性,并通过敏感性分析探究阶梯碳交易参数对VPP碳排放量与成本的影响,结果表明所建模型对VPP进行低碳经济调度具有指导意义。

多类型需求响应下含氢能综合能源系统低碳运行

为充分挖掘需求侧资源的响应力度和氢能的清洁低碳特性,提出一种考虑多类型综合需求响应的电-热-气-氢综合能源系统低碳协同优化运行策略。首先,构建以电解槽热氢联产、氢燃料电池和甲烷反应器组成的氢能利用系统,建立考虑价格型、激励型和替代型的综合需求响应模型;其次,基于奖惩阶梯型碳交易机制,构建以成本最小为目标的综合能源系统低碳优化模型;最后,通过算例仿真设置不同场景,验证所提方法的有效性,实现了综合能源系统低碳、经济、高效运行。

考虑碳交易的社区综合能源主从博弈运行优化策略

在我国双碳目标背景下,低碳化用能与能源革命迫在眉睫。在考虑社区综合能源发电商与用户竞价博弈的同时加入阶梯型碳交易机制,可满足经济性与低碳性要求。首先介绍了阶梯型碳交易机制和主从博弈模型,然后建立阶梯型碳交易的主从博弈模型,最后通过实际算例,利用CPLEX求解器和粒子群算法对模型进行求解,验证了在主从博弈模型中合理的引入阶梯型碳交易机制可以有效降低碳排放。上述研究为发电商和用户的低碳经济运行提供了参考。

基于综合需求响应和奖惩阶梯碳交易的能源枢纽主从博弈优化调度

为了充分考虑综合能源系统的低碳性以及多能负荷响应特性的复杂性,提出了考虑综合需求响应和奖惩阶梯型碳交易机制的能源枢纽(Energy Hub,EH)主从博弈优化调度策略。首先,为有效评估多能负荷柔性特性和响应能力,将建筑热传递模型与生活热水储存模型集成到楼宇EH模型中,构建了考虑多种热量扰动因素的精细化综合需求响应模型。其次,考虑到供需双方的绿色调节能力,构建了奖惩阶梯型碳交易成本模型。并基于Stackelberg博弈理论,建立了能源枢纽运营商和用户的低碳优化模型。最后,提出了结合CPLEX工具箱的差分进化算法对所提模型进行求解。算例仿真验证了所提方法能够有效限制系统的碳排放量,充分发挥了需求侧资源的响应能力和减排潜力,实现了EH经济性和环保性的双赢。

考虑条件风险价值的交直流系统两阶段分布鲁棒低碳经济优化调度

考虑到海上风电出力的随机性以及日益突出的生态环境问题,以含柔性直流输电技术(voltagesource converter high voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流系统为研究对象,提出了考虑条件风险价值(conditional valueatrisk,CVaR)的两阶段分布鲁棒低碳经济优化模型,构建了基于Kullback-Leibler(KL)散度的概率分布模糊集,同时利用条件风险价值量化了极端场景下的尾部风险,使得模型能够同时考虑概率分布不确定性以及处于最坏概率分布中极端场景下的尾部损失;此外,将阶梯型碳交易机制并入所提分布鲁棒模型中,通过合理利用柔性资源和储能装置,增强系统运行的灵活性,在兼顾运行风险的前提下,降低碳排放量的目标。再者,为了提高计算效率,在列和约束生成算法(column-and-constraint generation method,C&CG)和Multi-cut Benders分解算法的基础上提出了双循环分解算法。最后,在基于改进的IEEE RTS 79测试系统中验证了所提模型及算法的有效性。

碳交易背景下含P2G-碳捕集的综合能源系统机会模糊优化调度方法研究

完善多源综合能源系统的碳交易模式是提升我国新能源电力系统低碳经济性的重要途径。然而,大规模分布式能源的接入给低碳调度和运行带来了巨大的挑战。为此,提出一种考虑碳交易奖励机制的含P2G-碳捕集综合能源系统机会模糊调度模型。首先,在传统碳交易的基础上构建奖惩阶梯型碳交易模型,以进一步限制系统的碳排放。其次,采用模糊参数表征风机、光伏输出功率与负荷的不确定性,以系统总运行成本最低为目标构建基于可信性理论的综合能源系统模糊机会约束调度模型,推导出模糊机会约束的清晰等价类,并通过MATLAB调用CPLEX求解器进行求解。最后,算例结果表明,所提方法在降低系统碳排放的同时能够显著提升系统的经济效益。

基于主从博弈的园区级综合能源系统动态定价与低碳经济调度

面向园区综合能源系统中供能方与用能方的角色互换,以及园区低碳经济运行的强约束,提出了一种考虑动态参数的阶梯型碳交易机制和需求响应的园区级综合能源系统主从博弈优化调度方法。首先,将园区级综合能源系统中能源运营商(energy system operator,ESO)设定为上层领导者、综合能源系统园区设定为下层跟随者,并且能源运营商以最大化自身效益为目标,通过制定与园区间的购售电价格、碳交易基价、价格增长幅度,引导下层园区优化;下层园区以最小化其运行成本为目标,对上层发布的价格信息做出反应,从而构建主从博弈模型。其次,充分考虑园区级综合能源系统的低碳经济运行约束,在博弈模型中引入考虑动态参数的阶梯型碳交易机制以限制二氧化碳排放量,并在园区侧引入需求响应。最后,利用水母搜索算法对上层发布的购售电价、碳交易基价、价格增长幅度进行优化,利用CPLEX优化下层园区设备出力、需求响应以及购售电计划。仿真结果证明了所提模型和方法的有效性。

计及需求侧管理与碳排放的综合能源系统光-储设备优化配置方法

合理调整综合能源系统(IES)的配置结构能够有效提升其低碳经济运行水平,基于此,提出了一种计及需求侧管理与碳排放的IES光-储设备优化配置方法。基于IES典型拓扑及供能设备的工作机理,建立其冷-热-电-气能流模型;根据不同柔性负荷特点,从不同维度构建用能体验的评价指标,并提出一种考虑用户综合满意度的需求侧能量管理策略;在此基础上,为进一步提升系统的低碳性能,设计了一种计及全寿命周期碳排放的奖惩阶梯型碳交易机制;在同时考虑所提需求侧管理与碳交易机制的前提下,以设备全寿命周期内创造的总收益最大为优化目标,构建了从运行到规划层面的源-网-荷-储多环节协同的光-储设备优化配置模型及运行方案;基于某真实IES开展算例研究,结果验证了所提方法在避免设备冗余配置、减碳与提高经济运行水平方面的有效性。

考虑V2G储能特性与负荷需求响应的主动配电网低碳鲁棒调度

随着新型电力系统建设和“双碳目标”的发展,分布式新能源和灵活性负荷在配电网中的渗透率越来越高,主动配电网的低碳经济调度面临巨大挑战。考虑系统碳排放的同时考虑车辆到电站(vehicle-to-grid,V2G)的储能特性,建立了电动汽车有序充放电模型。基于可转移负荷和可中断负荷进行负荷需求响应建模,并对配电网支路潮流约束进行二阶锥松弛处理,以主动配电网调度成本最小为目标构建了一种考虑V2G储能特性与负荷需求响应的主动配电网日前低碳经济调度模型;计及风光出力不确定性得到主动配电网低碳鲁棒调度模型并采用行列生成算法(column and constraint generation,CCG)算法进行求解,以保证最坏场景的碳排放在允许范围以内。采用IEEE 33节点配电系统算例进行了验证,结果表明,所提模型能够有效降低主动配电网的调度成本和碳排放量。

考虑碳捕集与综合需求响应互补的综合能源系统优化调度

能源产业是当前碳排放的主要来源,实现“双碳”目标亟需能源产业提高碳减排力度。基于此背景,提出一种阶梯型碳交易机制下源荷低碳互补的综合能源系统优化调度方法。分析源侧碳捕集与负荷侧综合需求响应的低碳互补机理;引入阶梯型碳交易机制,以综合能源系统运行总成本最小为目标建立源荷低碳互补的优化调度模型;求解模型时,为应对风力发电的不确定性,采用序列运算理论将风电的概率分布离散化,将机会约束转化为确定性约束。通过算例分析验证了所提调度模型在不同碳交易机制下都能优化电热负荷曲线,提高风电消纳水平和减少碳排放量,并且该模型在阶梯型碳交易机制下具有更好的低碳经济性。

计及碳捕集与需求响应的综合能源系统优化调度

在“双碳”背景下,为应对环境问题,有效提高环境友好性,以电-气-热综合能源系统为研究对象,提出了一种计及电转气-碳捕集耦合系统和废物处理设备的综合能源系统联合低碳运行模式。将负荷替代性引入需求响应机制,优化负荷曲线,有效削减负荷峰谷差。在系统中考虑阶梯型碳交易机制,限制碳排放,并将碳交易成本计入综合运行成本,建立考虑需求响应的综合能源系统低碳经济调度模型。通过算例分析,验证了所提模型可提高风电消纳、减少碳排放量,有效提高系统的低碳经济性。

计及源荷双侧风险管理的光储微网两阶段低碳运行优化研究

计及需求响应和源荷不确定性,提出了考虑源荷风险管理的并网型光储微网两阶段低碳运行优化模型。第一阶段考虑电力需求响应平抑供需差异的波动风险,提出条件风险价值理论优化供能方案;第二阶段引入光储微网的碳排放理论及奖惩阶梯碳交易机制,构建以综合效益最大化的光储微网低碳经济运行模型。基于两阶段运行优化模型设置了5个不同的运行情景进行仿真分析,结果表明光储微网中通过风险管理和电力需求响应的协调作用可实现能源供需结构的优化;而碳交易机制的引入一定程度地减少了光储微网系统的碳排放,降低碳排放成本。

考虑换电站的综合能源系统低碳经济调度

换电站作为分布式能源存储以及需求响应资源,能够为综合能源系统调度提供更大的灵活性,同时,碳交易是提高能源利用效率、减少环境污染的有效手段。为此提出了考虑换电站的综合能源系统低碳经济调度模型。首先,建立考虑换电站的综合能源系统拓扑。其次,引入奖惩阶梯型碳交易机制,建立了以系统运行成本和碳交易成本最低为优化目标的低碳经济调度模型,运用分段线性插值将原模型转化为混合整数线性规划问题。使用Yalmip对模型进行建模并利用Cplex求解器进行求解,通过对比分析换电站不同运行方式,结果表明有序充放电方式的换电站在综合能源系统中具备灵活调度优势,在低谷时段进行电池充电,高峰时段灵活释放电能,有效地减小了负荷峰值,缩小峰谷差。此外,奖惩阶梯型碳交易机制为综合能源系统提供了经济激励,通过出售多余的碳配额获得利润,有助于降低碳交易成本,并且分析了碳交易价格参数,碳交易价格增长会促使综合能源系统增加低碳能源比例,降低碳排放,保持系统的经济性和环保性。