基于荷-储碳流模型的电力系统双层优化调度

为减少高耗能机组出力,同时增加风电消纳能力,考虑负荷和储能两类灵活调用资源,提出基于荷-储碳放流模型的电力系统双层经济低碳优化调度方法。基于电力系统碳排放流理论,分别建立负荷和储能设备的碳排放流模型;设计考虑荷-储协同优化的低碳调度策略,在负荷侧建立基于负荷节点碳势的电-碳耦合价格需求响应模型,同时鉴于荷侧降碳调节的局限性,在储能侧建立基于碳流模型的低碳调度策略,实现荷-储协同低碳调度策略;考虑经济性和低碳性,建立包含上层经济调度、下层低碳调度的双层优化调度模型。通过改进IEEE-14节点系统对优化调度方法进行仿真验证,结果表明:提出的优化调度方法在保证经济性的同时,减少了弃风,并降低了高耗能机组出力,从而有效降低了全系统的碳排放。

计及负荷转移需求响应的低碳数据中心光储容量优化配置

为了解决高耗能数据中心低碳化转型问题,提出一种计及负荷转移需求响应的低碳数据中心光储容量配置方法。根据延时特性将数据中心负载分为交互性负载与延时性负载,通过比特-瓦特变换与数据中心电能使用效率得出负载与数据中心能耗之间的关系,以总净现值成本最低为目标函数,考虑清洁能源高渗透率水平、数据流需求响应管控约束,获得数据中心的光储容量配置结果。算例验证了所提方法的有效性。

融合阶梯式碳交易与需求响应的源荷协同优化

为实现多能互补的区域综合能源系统的低碳经济运行,提出一种融合阶梯式碳交易需求响应的源荷协同优化运行方法。首先,通过引入阶梯式碳交易机制和电转气设备来提高源侧可再生能源的消纳水平并降低碳排放量;其次,在负荷侧引入考虑用户满意度的电气热多能耦合的激励型需求响应,并结合调峰收益实现多元负荷的削峰填谷;基于此,建立考虑碳交易与需求响应的区域电气热综合能源系统优化运行模型;最后,算例结果表明所提调度模型能够优化电气热负荷曲线并降低系统碳排放,实现区域综合能源系统的源荷协同降碳和经济性运行。

考虑柔性负荷与阶梯碳交易机制的综合能源优化调度

为了推进综合能源系统的绿色低碳转型,提出了考虑柔性负荷与阶梯碳交易机制的综合能源优化调度策略。在系统运行成本方面,将需求侧负荷分为基础负荷与柔性负荷两部分,并且引入了需求响应优化系统运行;在低碳层面,建立了阶梯碳交易模型对系统碳排放进行了约束,并在建模基础上,提出了以运行总成本与碳交易成本之和最低为目标函数的优化调度策略。对建立的模型线性化后通过CPLEX求解,通过构建4个不同场景对比分析,验证了所提策略的有效性。

计及电动汽车充电需求的城市配电网多场景低碳优化调度研究

【目的】随着光伏、储能、电动汽车负荷在配电网中占比不断增加,高比例新能源的波动性与不确定性给配电网低碳运行带来了巨大挑战。为了有效地减少配电网的碳排放量,【方法】提出了一种考虑电动汽车负荷充电需求的配电网低碳经济优化调度方法。首先给出了基于动态碳排放因子的配电网负荷侧碳排放量计算方法,并针对居民用户、商业用户场景,构建城市配电网多场景下的电动汽车负荷充电模型,并将电动汽车负荷充电状态作为决策变量,以调度成本和碳排放量最小为目标,对配电网进行优化调度。通过在改进IEEE-33节点配电网中进行算例分析【结果】以夏季典型日为例,在可协调SOC调度模式下,居民负荷调度成本和碳排放量相比于无序SOC调度模式分别降低了8.06%、13.92%,商业负荷调度成本和碳排放量相比于无序SOC调度模式分别降低了4.31%、4.87%。【结论】结果表明,针对不同的用户场景,对电动汽车充电负荷采用可协调SOC的充电调度方法,可以有效减小配电网的调度成本,降低配电网的碳排放量。

中国一次能源需求结构与二氧化碳排放的演变情景

结合中国能源经济发展的＂自上而下＂与＂自下而上＂的两种模式,一方面考虑＂2020年减排40%~45%与非化石能源结构提高到15%＂的上行目标,另一方面以能源需求的现行趋势为＂下行＂基础,采用环境压力模型对中国一次能源需求结构及其CO2排放的演变情景进行分析,结果表明：低碳情景中节能减排与能源结构优化目标的实现,一定程度上是以减缓经济增长率为代价的,GDP总量相对于BUS情景减少了8.26万亿元;一次能源消费与CO2排放总量在2020年以前仍将处于快速增长的阶段,2020年LCS情景能源需求总量为44.806亿吨标准煤,CO2排放量105.815亿吨;能源需求结构存在较大的情景差异,低碳情景中煤炭需求结构将缓慢下降,但绝对量仍逐年增长,2020年将达到37.6亿吨,而非化石能源将占比15.95%。

基于“双碳”政策下的园区能源规划探讨

随着“双碳”政策的提出,各行各业都在探索低碳发展模式。园区作为城市的重要组成单元,其整体的能源规划对实现绿色低碳的能源生产、供应和利用起着不可替代的作用。本文以西安“院士谷”园区能源规划项目为例,基于园区内特定用户的负荷需求,通过能源体系的优化集成,提高可再生能源利用率,探索绿色低碳的园区综合能源解决方案,为园区类的能源规划提供相关的借鉴方法。

面向低碳园区供需平衡的混杂负荷系统聚合和控制模型构建

随着“双碳”目标的持续推进,园区系统的低碳转型受到了广泛关注。低碳园区具备高比例的清洁能源,其间歇性和波动性问题给园区的安全稳定运行带来了挑战,传统增加储能设备的手段成本高且灵活性低。为此,该文提出了利用园区内丰富的可调节负荷资源,经过有效的聚合管控充分挖掘负荷调节潜力,提供功率转移容量以实现园区自身供需平衡。以园区内各种可调负荷组成的聚合系统为控制对象,针对负荷物理参数的异质混杂特性,提出包括设备嵌入控制、异质聚合控制、系统辨识控制以及混杂协同控制的分层控制算法,由设备嵌入控制自底而上形成稳定可控的异质集群,从混杂协同控制自上而下控制大量混杂负荷输出稳定收敛响应。在系统辨识控制层,构建基于径向基函数神经网络的系统参数辨识模型,辨识异质集群的聚合参数,从而构建稳定可控的异质聚合模型,能够适用于不同负荷种类的异质集群,具有通用性。在混杂协同控制层,构建异质集群协同管控模型,随机选取容量合适的集群参与清洁能源消纳。最后,通过提供清洁能源出力跟踪服务验证了方法的有效性。仿真结果表明,在该文的异质聚合模型下负荷聚合数量提高了11.2%,表明了该文的异质聚合方法能够有效提升负荷的聚合数量。此外,该文混杂负荷分层控制算法的跟踪误差在0.02%以内,验证了该文算法的准确性。

面向多时间尺度的光-火-铝孤岛微电网综合能量管理方法

在微电网新能源占比逐渐提高的背景下,针对含电解铝负荷的孤岛微电网系统热电机组调节能力有限、新能源消纳困难的问题,提出面向多时间尺度的光-火-铝孤岛微电网综合能量管理方法。在电解铝负荷参与需求响应的基础上,研究电解铝负荷的调度模型,并基于碳税政策分析孤岛微电网系统中电解铝负荷和热电机组的碳排放模型。最后建立含光伏机组、热电机组和铝电解的孤岛微电网多时间尺度的低碳经济调度模型,以9节点孤岛微电网系统为例进行仿真分析。该方法可以显著提高孤岛微电网系统光伏消纳率,使系统低碳经济运行。

低碳技术组合应用下纵向合作减排的随机微分对策模型

在低碳电力调度准则下,基于考虑减排技术及其协同效应对低碳负荷需求的影响与电网公司购电的有限理性学习过程,建立了发电商采用3种低碳技术组合应用时的纵向合作减排的随机微分对策模型。运用汉密尔顿-雅可比-贝尔曼方程分别求得了Stackelberg博弈和合作博弈下均衡的减排技术投入、稳定的购电电量期望与方差以及Stackelberg博弈下最优的减排支付比例。考察了发电商减排技术的对称性及其应用数量对反馈均衡结果的影响,并对此两种博弈结构进行了比较分析。运用基于双向加权Rubinstein-Stahl讨价还价模型的利润共享契约使得决策系统达到协调,并将模型拓展到多种减排技术投入下的合作减排模型。研究发现:在一定条件和范围内,减排投入提高电网公司购电电量,同时发电商为此所带来的风险增大;合作博弈更适于优化电力市场电源结构,顺应低碳电力调度政策的导向;最优的减排技术应用、稳定的购电电量期望与方差以及系统均衡利润都与发电商选择的低碳技术投资效率、技术之间的协同作用以及数量正相关。