基于季节性碳交易机制的园区综合能源系统低碳经济调度

为有效提高碳排放配额分配的合理性,并且避免年度结算时碳排放量超标导致环境污染加剧问题,提出基于奖惩因子的季节性碳交易机制,以园区综合能源系统(park integrated energy system,PIES)为对象进行低碳经济调度。首先,构建包含能量层–碳流层–管理层的综合能源系统(integrated energy system,IES)运行框架,建立电气热多能流供需动态一致性模型;其次,分析系统内“日–季节–年度”碳排放特性,打破传统应用指标法的配额分配方法,采用灰色关联分析法建立碳排放配额分配模型,并基于奖惩阶梯碳价制定季节性碳交易机制;最后,以系统内全寿命周期运行成本及碳交易成本最小为目标,对执行季节性碳交易机制的PIES进行低碳经济调度,分析长时间尺度下季节性储能参与调度的减碳量。搭建IEEE 33节点电网5节点气网7节点热网的PIES,并基于多场景进行算例分析,验证此调度方法能够实现零碳经济运行,保证系统供能可靠性,为建立零碳园区奠定理论基础。

考虑含HRD的光热电站和综合需求响应的综合能源系统低碳经济调度

在“双碳”的背景下,为进一步提升综合能源系统(Integrated Energy System, IES)的经济性和环境效益,文中提出一种在奖惩阶梯型碳交易机制下考虑含热回收装置(Heat Recycling Device, HRD)的光热电站和综合需求响应的IES系统低碳经济调度方法。首先,在源侧构建含热回收装置的光热电站与加装碳捕集的热电联产机组联合运行的IES架构,并分析电转气两阶段的运行原理,建立计及余热回收的电转气设备模型。其次,考虑到负荷侧电、热、气三种负荷的柔性特性,在负荷侧建立电热气综合需求响应模型。最后,引入奖惩阶梯型碳交易机制,进一步减小系统碳排放量,构建调度周期内以含购能成本、运维成本、碳交易成本等系统总运行成本最小为目标的综合能源系统低碳优化调度模型。通过算例分析结果表明,所提方法不仅能提高机组的运行潜力,而且有效降低了系统总运行成本与碳排放量。

计及碳市场和绿证市场的配电网投资效益动态评估

随着碳排放权交易机制和绿证交易机制的持续完善,配电网投资效益评估需综合考虑电力市场与碳市场及绿证市场间的交互影响。建立电-碳-绿证市场协同运营架构,剖析碳市场、绿证市场对配电网投资决策的因果反馈关系。从发购电、碳排放权交易、绿证交易、可再生能源消纳责任权重和投资效益5个层面搭建系统动力学子模块,提出计及碳市场和绿证市场耦合关系的配电网投资效益动态评估模型。算例仿真结果表明,所提模型在提高配电网投资效益的同时可减少碳排放以及提高可再生能源消纳责任权重。

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。

考虑光热电站及富氧燃烧捕集技术的电热气综合能源系统低碳运行优化

针对传统机组的运行约束及环境污染问题,引入富氧燃烧捕集技术对燃气机组进行改造,配置含热回收器的光热电站实现热电解耦与辅助供能,并结合电转气设备、燃气锅炉等能量转换设备组成综合能源系统,提出一种电热气综合能源系统低碳优化方法。首先,构建系统架构,并建立富氧燃烧捕集机组的电碳特性方程与光热电站模型;其次,计及反应余热利用与氧气回收,建立电转气设备模型;然后,引入奖惩阶梯型碳交易机制以限制碳排放量,建立以系统运行成本最小为目标的电热气综合能源系统低碳经济调度模型;最后,进行算例仿真,由仿真结果可知,该方案可兼顾减碳效果与运行效益,不仅可以提高燃气机组的运行调节能力与电转气设备的运行潜力,提升系统的运行效益,而且可以有效降低环境污染与制氧能耗。

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。

考虑柔性电热负荷的区域综合能源系统低碳经济调度

为提高综合能源系统风电、光伏的消纳能力,降低系统碳排放量。本文首先考虑了柔性电热负荷的灵活调度特性,基于用户侧负荷可平移、可转移、可削减特性,将柔性负荷引入综合能源系统优化调度过程之中,然后考虑系统运行的低碳性,引入奖惩阶梯型碳交易机制参与系统优化调节,最终以系统运行成本、碳交易成本、储能成本及柔性电热负荷参与调节的用户补偿成本之和最小为目标函数,建立了区域综合能源系统低碳经济调度模型,进一步减少系统运行总成本和降低碳排放量。将模型线性化处理之后,使用MATLAB中的YALMIP工具箱进行编译,调用以CPLEX求解器进行求解。通过分析不同场景下的结果表明,在引入柔性负荷和奖惩阶梯型碳交易机制参与系统调节后,系统电负荷峰谷差分别降低了14.1%和16.3%,系统热负荷峰谷差分别降低了31.9%和5.9%,达到了削峰填谷的目的,同时系统碳排放量和系统总成本分别减少了11.4%和6.87%。验证了该模型在低碳经济调度方面的有效性,具有一定的工程实践意义。

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。

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。

利用建筑虚拟储能提升风电消纳能力的电热联合系统优化调度方法

利用建筑虚拟储能能提升电热联合系统的风电消纳能力,但若只考虑建筑结构储能而不考虑室内空气储能会导致虚拟储能利用不足。针对此问题,在奖惩阶梯碳交易背景下提出一种利用建筑虚拟储能提升风电消纳能力的电热联合系统优化调度方法。首先,以室内空气和建筑结构热平衡模型为基础建立精细化建筑虚拟储能模型;其次,在系统中引入奖惩阶梯碳交易机制及需求响应机制;再次,考虑电、热功率平衡以及室内温度等约束,以电热联合系统总成本最低为目标函数,并提出改进型平衡器优化算法对目标函数进行优化求解;最后,对不同场景下电热联合系统对风电的消纳、CO_(2)排放及经济性进行分析,结果表明:所提方法不仅提高了电热联合系统的风电消纳率,降低了CO_(2)的排放量,且提升了经济性。