基于能源承载力的区域发展路径模拟——以北京市为例

从能源资源、经济发展、社会发展和生态环境四个子系统建立了区域能源承载系统结构模型,应用系统动力学—超效率SBM耦合模型科学评价北京市2005—2017年能源承载力,并设置现状延续、政策规划和目标发展情景,进行北京市2018—2035年的能源承载力多情景模拟,为能源承载力约束下的区域发展路径制定提供参考。研究发现:2005—2017年,北京市能源承载力水平逐步提升;2018—2035年,按照政策规划情景,北京市预计在2035年达到目标发展情景(发达地区)2032年的能源承载力水平,缩小与发达地区的差距;现状延续、政策规划、目标发展三个不同情景下所实现目标的差异性效果显著,建议北京市基于政策规划情景,以目标发展情景为方向,综合运用两种情景中的指标参数设定区域发展规划目标。

面向新型电力系统的可再生能源绿色电力证书差异化配置模型

实现我国“30·60”双碳目标,能源绿色低碳转型是基础支撑,构建以新能源为主体的新型电力系统是关键举措,绿色电力证书(简称绿证)则是体现可再生能源绿色价值的重要凭证.当前我国绿证分配机制单一,无法有效衡量不同可再生能源发电类型可获得绿色价值的差异性,并发挥其平衡可再生能源协调发展的杠杆作用.为此,从可再生能源发电类型电量兑换绿证的差异化入手,建立考虑可再生能源综合价值的绿证差异化评价指标体系,应用CRITIC法、熵权法和TOPSIS法构建可再生能源电力绿证差异化评价模型.以2030年碳达峰目标为发展场景,分析模型对集中式光伏发电、分布式光伏发电、陆上风力发电和海上风力发电绿色收益的影响,进而修正其发展规划,并提出绿证相关政策建议.所构建的绿证差异化分配模型可为我国绿证市场机制的建设和完善提供相应的辅助决策支持.

碳市场和电力市场耦合研究

低碳化、清洁化是我国电力行业未来发展的方向。碳市场启动,电力作为试点行业,碳市场和电力市场面临着协调和融合问题。为研究碳市场和电力市场的耦合关系,本文首先分析了碳市场机制的成本节约效应以及与电力市场改革的互动效应;然后给出考虑碳排放价格的电力市场发电电能成本模型--LCOEe;最后以广东省为例,对广东碳市场碳价传导至电价设定情景并进行模拟分析。结果显示,碳市场和电力市场存在相互制约的关系,碳排放外部成本内部化影响电力市场出清电价,而电力市场能够缓解碳市场的减排压力,抑制碳市场的活跃度。两市场的耦合研究对于优化电源结构、促进新能源市场的发展,以及启发政策制定者重视两大市场的协同发展具有非常重要的现实意义。

考虑电动汽车碳配额及需求响应的电力系统调度研究

为深化电动汽车在降低交通系统碳排放、促进清洁能源高比例消纳的良好作用,该文构建了以电动汽车充电成本最小和电力系统发电成本最低为目标的优化调度模型。模型以电动汽车无序充电场景为基础,并进一步探究碳配额和需求响应协同作用对电动汽车用能成本和系统发电调度的影响。仿真算例结果表明,赋予电动汽车碳配额有利于加强用户的充电响应程度。协同调度在减少电动汽车充电成本、提升清洁能源消纳水平、平抑负荷波动等方面具有更显著的优化效果。

面向新型电力系统的供需互动与多能互补优化技术

推进以新能源为主导的新型电力系统建设是实现我国“碳中和、碳达峰”目标的关键环节。高渗透率的新能源被广泛接入电网发电侧,尽管为电网提供了充裕的电能,却也大幅增加了电力系统的平衡调节压力,导致仅依靠电源侧的调节能力难以保障新型电力系统的可靠供应和安全稳定。因此,在新型电力系统建设过程中,亟须挖掘电力需求侧柔性负荷所蕴含的巨大灵活调节潜力,将供需两侧的资源同步纳入电网规划与运行管理,从而充分保障新型电力系统的供电可靠和稳定运行。

双碳目标下京津冀区域间电力行业水足迹研究

为探讨双碳目标下京津冀地区电力行业的生产贸易及相应水足迹是否能满足地区长期发展需求的问题,构建了一个动态多区域可计算一般平衡模型模拟减碳政策给京津冀地区电力行业生产贸易及其水足迹带来的变化,模型中设计了4种碳减排方案,以研究碳税、投资和可再生能源补贴等政策的影响。结果表明,碳税政策发电节水效果最显著;减碳政策会大幅增加电力贸易虚拟水的区域间流动;各种情景下电力行业完全水足迹变化不大(低于15%),其中北京市电力行业水足迹对减碳政策的敏感度最高。因此,双碳目标下电力行业的节水重点应着眼于贸易环节,优化贸易结构,减少区域间虚拟水流动。

ESG表现、财务状况与系统性风险相关性研究——以沪深A股电力上市公司为例

环境、社会及公司治理(ESG)数据有助于认识我国企业的环保行为,同时也有助于深化对近年来企业经济行为的理解。本文立足于坚持绿色发展的现实背景,实证研究了财务状况、系统性风险对我国电力上市公司ESG表现的影响。研究发现:由于投资者与企业管理者对社会责任的忽视,电力企业系统性风险无法影响其ESG表现。研究还发现,较好的偿债能力、盈利能力和合理的资本结构可以促进公司ESG表现,但良好的营运能力会使公司忽视可持续发展的重要性。本文将系统性风险与电力行业ESG研究相结合,为未来的扩展研究提供了新的角度,并就加强信息披露监督、继续深化绿色市场发展提出了建议。

基于DEMATEL-ISM的电力CPS事故构模分析

能源互联网下电力信息融合风险管控将面临更多不确定性和复杂性,主要从复杂事故系统角度研究了电力CPS故障风险传递结构。首先,基于复杂事故系统概念构建了电力CPS事故系统,并对电力CPS事故致因因素进行提取梳理;在此基础上,建立DEMATEL-ISM解释结构模型对事故因素间传递关系进行分析,得到各风险致因因素间层次结构和复杂网络结构模型;最后,基于上述研究成果对电力信息融合下的风险传递发展趋势进行分析。通过研究发现,随着电力信息的深度融合,风险因素间扰动关系更加紧密复杂,关键节点失效更容易导致大规模系统崩溃。

基于理想模糊物元的电力用户价值评价

首先,从当前市场价值、潜在市场价值和区域贡献价值三个方面构建了电力用户多维价值评价指标体系;然后,基于最小相对信息熵原理确定组合指标的权重;最后,利用物元可拓法和理想解法求解理想模糊物元和负理想模糊物元,并根据欧式范数计算确定各评价对象的相对关联度。运用该方法对三个具有代表性的电力用户进行评价,验证了模型的评价效果。结果表明,该模型具有概念清楚、计算简单和结果直观等特点,可对电力用户多维价值进行有效评价。

电力物联网用户用电信息全过程管理风险评估

为明确电力物联网用户用电信息风险管理的重点,首先结合电力物联网主要技术,对电力物联网用户用电信息从获取到应用全过程管理的风险因素进行识别;然后,对风险因素重要程度和用户用电信息全过程管理环节的风险重要程度进行评估,确定用户用电信息全过程管理的重点风险和环节。研究表明,在全部风险因素中,应重点防控数据窃取、智能终端网络攻击、数据篡改等6大风险;在电力物联网用户用电信息采集到应用的全过程管理中,应重点对用户用电信息采集环节和应用环节进行管理。

电力市场环境下储能电站和光伏电站合作博弈模型

与传统电力市场主体不同,储能电站既可以参与发电侧,也可以参与用户侧,进而获取利益。文章以发电商、售电公司、用户、储能电站和光伏电站为市场主体,建立电力市场博弈模型;以储能电站在某一时段的运行方式和报价作为博弈策略,计及储能电站必要的运行约束条件,建立储能电站运行模型;基于招标电价制建立光伏电站运行模型。考虑储能电站与光伏电站进行合作博弈,以最大化联盟收益为剩余博弈支付,以联盟内部交换功率和交易电价为协议,基于Shapley值对合作博弈剩余进行分配,通过分析得到模型的Nash均衡。文章通过算例验证了所提出方法的正确性和有效性,所建立的模型适用于储能电站与光伏电站进行合作博弈参与电力市场的情景。

市场交易下电力联合外送多主体利益分配优化

参与主体的利益分配影响着电力联合外送系统运营的可持续性,而外送系统中电力电量的配置结果决定其经济与社会效益水平。在考虑外送系统参与主体的利益诉求下,提出了风光火联合外送两阶段运营优化模型。首先分析不同电源的利益冲突,以厂商发电利润最大构建电量分配模型,并求得均衡发电利润;然后考虑输电的经济和社会效益,以购电成本最小和可再生电力外送最大构建电力分配模型,将均衡利润改成厂商盈利保证约束,通过综合发电层与输电层的利益考量,实现联合外送系统的优化调度;最后,通过算例分析求得电力电量及利润分配结果,并探讨电量分解方式和盈利保证约束的影响及作用,结果显示该模型能在保障参与主体利益分配均衡的情况下促进可再生能源消纳。

电力隧道工程建设中的离散时间费用权衡问题

针对工作连续性与资源恒定性两种约束对电力隧道工程的不利影响,建立工作可间断且资源可波动的离散时间费用权衡模型(DTCTP-wr)。通过设计一种双链式整数编码和随机单点交叉算子的改进遗传算法进行求解。通过一个实际的电力隧道建设项目验证算法的有效性,并设置四种情景对工作可间断与资源可波动进行分类分析。研究结果表明:工作间断能够得到比工作连续时总工期更短的方案;资源可波动能够得到比资源恒定时总费用更少的方案;同时允许工作间断与资源波动不仅能够让施工方得到更多可行的方案而且能够为管理者提供总工期和总费用双目标优化的调度方案。

“双碳”目标下省级煤电退出的就业影响与脆弱性评估

为有力保障“双碳”目标的实现,中国电力行业需要在2045年前后实现净零碳排放,因此,长期看常规煤电将逐步退出。然而煤电逐步退出会使相关从业人员面临失业风险,加剧中国区域间的发展不平衡。评估省级煤电退出的就业影响可以为各省制定科学能源转型政策提供决策支撑,对于推进电力行业转型具有重要意义。该研究基于2020年后煤电不再新增和2030年煤电装机增至1300GW这两种典型煤电发展情景,结合微观层面的燃煤电厂数据,通过自下而上的表格分析方法评估燃煤电厂退出对不同省份带来的就业影响,并通过构建脆弱性评估框架识别煤电转型中的就业脆弱地区,进而针对性地提出公正转型措施。研究发现:①2020年煤电行业直接相关就业人数达到168.63万人,若不再新增煤电,2045年实现电力零碳时,约16.76%的煤电相关就业人员将面临失业,而继续新增煤电将会使该比例提高至36.90%;②基于两种情景下的脆弱性框架计算结果,大部分省份属于低就业脆弱区域,因此,不会因煤电退出引发较大的失业风险集聚,高就业脆弱省份主要集中在山西、内蒙古、山东、河南、宁夏等煤炭资源型省份,继续新增煤电将导致整体的就业脆弱性提高;③对处于情景二下较高和高脆弱区域的9个省份进行致脆分析,发现脆弱性省份可以分为高暴露型省份、高暴露高敏感型省份和高暴露高敏感低适应型省份三种类型。政府部门应因地制宜地构建转型管理框架,保障煤电远期有序退出过程中相关劳动群体的基本权益,助力电力行业公正转型。

基于Shapley值的京津冀火电行业碳排放因素分解

文章以京津冀地区火电行业的碳排放为研究对象,构建了基于Shapley值的碳排放因素分解模型,分析2000—2013年京津冀火电行业的碳排放的驱动因素,并预测2020年京津冀地区的能源消耗和碳排放量。研究结果表明:(1)经济发展仍是导致京津冀火电行业碳排放量增加的主要因素;(2)能源强度和碳排放强度都可以抑制京津冀火电行业碳排放量的增加,但能源强度的作用更强,尤其在河北省;(3)预测结果显示,京津冀火电行业的碳排放总量在2020年将达到约35 318万吨。

中国省级天然气分布式能源开发环境评价及聚类分析

天然气分布式能源正成为清洁能源利用的新的重要领域,考虑不同环境特点因地制宜是天然气分布式能源有序推广和健康发展的重要前提,因此,需要建立系统科学的分析指标体系开展不同地区的评价和对比研究。通过文献研究法识别天然气分布式能源项目开发的影响因素,从中归纳出地区天然气分布式能源开发的资源条件、能源环境、经济环境和社会环境等4个维度的16个可量化指标,建立地区天然气分布式能源开发环境评价指标体系。应用所建指标体系采用主客观组合赋权法,开展中国31个省级行政区的天然气分布式能源开发环境评价和综合得分排序。依据评价结果,将天然气分布式能源发展的地区按环境划分为五类,并对比分析五类地区在天然气分布式能源开发资源条件、能源环境、经济环境和社会环境方面的差异。针对五类地区的不同环境特征,提出相应的发展策略建议。

基于系统动力学的中国绿氢产业发展政策仿真

绿氢是目前极具发展潜力的清洁二次能源,被视为实现碳中和目标的重要选项。近年来,中国绿氢产业在国家政策引导下开始发展起步,当前主要面临技术不成熟和成本居高不下等问题。该研究结合中国绿氢产业发展实际,建立了考虑绿氢供需与全产业链的系统动力学模型,对中国2021—2035年绿氢产业发展进行预测。进一步对大力推动技术研发、低价电制氢就近消纳和推进绿氢替代三种典型政策进行了多情景政策仿真模拟。研究发现:①中国绿氢产能将持续稳定提升,且在2030年之后提速。在基准情景下,2035年中国绿氢产量将达到1581万t,单位绿氢成本降至20.98元/kg,绿氢在氢能总需求中的占比将提升至29.7%。②大力推动技术研发政策能够有效促进绿氢产量的提高和单位绿氢成本的下降,最大政策力度情景下2035年绿氢产量和单位绿氢成本分别为2484.3万t和12.9元/kg,推动储运氢技术进步的成效更为显著。③低价电制氢就近消纳政策可推动绿氢单位成本下降,进而促进绿氢产量提升,最大政策力度情景下2035年绿氢产量和单位绿氢成本分别为2496.7万t和15.62元/kg,但在发展初期盲目降低绿氢成本而不考虑需求会导致产能过剩和价格剧烈波动。④推进绿氢替代政策能够有效刺激需求侧的绿氢消费,提高绿氢在氢能总需求中的占比,进而拉动投资扩大绿氢装机容量和产量,最大政策力度情景下2035年绿氢消费量在氢能总需求中的占比增至48.7%,绿氢产量和单位绿氢成本分别为2586.5万t和20.65元/kg。基于上述研究结果,提出了促进中国绿氢产业发展的政策建议。

省际可再生能源发电项目开发水平评价研究

为评估不同省域可再生能源发电项目的综合开发水平,基于全产业链视角,文章从可再生能源资源开发水平、可再生能源电力生产水平和可再生能源电力消纳水平三个维度,建立了区域可再生能源发电项目开发评价指标体系。根据最小信息鉴别原理,综合不同类型定性和定量赋权方法的优点,提出组合权重赋权法,构建了基于理想点法的区域可再生能源发电项目开发水平评价模型。将模型有效应用于东南沿海5省和"三北"地区5省区的数据分析,测评得出不同省份可再生能源发电项目开发总体表现和各项指标差异,用以科学确定各区域发展水平和特征,帮助优化区域可再生能源电力可持续发展。

计及负荷聚合商的综合能源系统双层主从博弈运行优化

随着综合能源系统(Integrated Energy System,IES)的兴起,传统的需求响应逐渐转变为综合需求响应(Integrated Demand Response,IDR)。如何在综合能源系统中建立涉及综合能源用户与负荷聚合商(Load Aggregator,LA)的多方利益主体运行机制和价格策略,是将负荷聚合商引入综合能源市场的首要问题。文章考虑两类需求响应类型,建立了综合能源系统、负荷聚合商和用户三者之间的运行优化机制和交易策略模型,并将其表达为双层主从博弈模型;提出了分布式组合求解算法,在三者不断交互的博弈过程中,实现三者利益均衡。考虑负荷聚合商是否实施电力辅助服务及综合需求响应,建立了3种情景,比较不同情景下综合需求响应策略、能源定价策略及能源交互策略。结果表明,文章所提出的负荷聚合商参与综合需求响应的运行机制有效地发挥了需求响应资源的作用,双层主从博弈模型的引入保证了该机制长久运行,为未来综合能源系统的发展提供了新思路。

虚拟电厂关键技术与市场机制

在全球能源互联网的快速发展背景下,虚拟电厂技术作为一种新型的电力系统管理模式,逐渐成为实现能源高效利用和可持续发展的重要手段。虚拟电厂通过整合分布式能源资源、优化电力调度,实现了能源供需的灵活平衡,有效提升了电力系统的稳定性和可靠性。