基于碳排放流的综合能源系统碳排放监测方法

针对电-气耦合的综合能源系统，提出了一种基于碳排放流的碳排放监测方法，将发电侧碳排放分摊到各节点负荷与各支路功率上，从而实现碳排放的准确追踪与溯源。首先介绍了碳排放流原理；接着研究碳排放流在电网及气网中的应用，建立电网及气网碳排放监测模型，并基于碳排放流理论提出一种碳排放监测方法；最后通过仿真表明，该综合能源系统碳排放监测方法能够同时表明系统时间与空间上的碳足迹，克服传统碳计量方法统计过于宏观的局限性。     

基于合作博弈的多综合能源服务商运行优化策略

随着能源市场化的发展,综合能源服务商(integrated energy services company,IESC)将取代原有的能源网络对用户提供能源服务。在区域综合能源系统中,可能存在多个综合能源服务商,其既可直接与上级能源系统进行能源交易,又可以与同区域中的其他服务商进行交易。利用能源枢纽对综合能源服务商建模,考虑多综合能源服务商参与日前能源交易,提出一种基于纳什议价模型的合作博弈运行策略,进而将纳什议价模型转化为2个可求解的线性子问题并利用分布式算法顺序求解。最后,通过算例仿真验证了所提模型和方法能够实现多综合能源服务商之间的合作博弈,有效降低综合能源服务商总成本。     

基于需求侧博弈的区域综合能源服务商最优运营策略

为了提高综合能源服务商运营服务的高效性、清洁性和经济性,提出了一种基于需求侧博弈的综合能源服务商最优运营策略。通过对综合能源服务商模型的分析,以用户能源消耗量确定系统碳排放量,建立了区域综合能源服务商碳排放模型,确定了园区的碳排放量。在此基础上,考虑了用户对用能成本波动的可承受能力和服务商应对用户用能变化的风险成本,分别以综合能源服务商全天利润最大、用户用能成本最小为目标函数,建立了综合能源服务商-多用户博弈优化模型。采用迭代搜索法得到纳什均衡解,从而确定服务商最优运营策略。最后以典型工业园区为例对所提策略进行仿真验证。结果表明,所研究的服务商运营策略有效降低了系统碳排放量,提高了综合能源服务商的经济效益和用户满意度。     

基于时序仿真的用户侧碳排放评估模型

碳排放始于电厂,终于电能消费终端,用户侧碳排放量的精确评估是促进碳减排快速达成的重要技术保障. 在碳排放量的评估过程中,和传统的排放系数法相比,电力系统碳排放流理论为碳排放的精确评估提供了新的思路. 围绕负荷用电需求,综合考虑各类电源特性,构建了中短期生产模拟仿真模型,并求解得到了各台机组出力方式以及 系统潮流分布;基于电力系统碳排放流理论,求得系统中碳排放流分布,并确定系统内各节点碳排放量.以简化的实 际电网为例,测试了所提模型在实际电力系统应用中的有效性.     

计及全过程碳足迹和灵活输出模型的综合能源系统低碳经济运行

在“双碳”目标背景下,为提升综合能源系统的能源利用率,提出计及全过程碳足迹和灵活输出模型的综合能源系统低碳经济运行模型。首先,考虑系统中氢能设备的实际运行特性,对氢能设备进行精细化建模,在传统热电联产机组中引入卡琳娜循环和电锅炉,建立氢能设备和热电联产设备的灵活输出模型;然后,对综合能源系统中全过程碳足迹进行核算,通过基于碳排放流理论的节点碳势核算系统中外生碳足迹,利用生命周期评价法计量系统中内生碳足迹,并计算阶梯型碳交易机制下的碳交易成本;最后,以系统运行总成本和碳交易成本最小为目标,构建综合能源系统低碳经济运行模型。算例分析结果表明,所建立的综合能源系统低碳经济运行模型能够提高能源利用效率且减少碳排放量,更好地响应“双碳”目标。     

基于园区IES购电方案优化的低碳运行模型

由于长期处于粗放型的规划建设与运行管理模式，工业园区的能耗普遍偏高，二氧化碳排目前排放量已超过全国总排放量的30%，因此工业园区减碳迫在眉睫。为此，首先建立了考虑风机、光伏、储能、碳捕集、热电联产等环节的冷热电联供的园区级综合能源系统模型，利用生命周期法辅助计量园区中的直接碳排放，并基于碳排放流理论，通过节点碳势实现园区购电产生间接碳排放的精准计量。最后基于园区购电方案优化和节点碳势动态计量间接碳排放，分别以日运行成本和园区总碳排放为优化目标，构建园区综合能源系统的低碳运行模型。算例表明，与日运行成本优化相比，以减少碳排放量为优化目标的模型成本增加了15.95%，而园区排碳量减少了19.07%，碳交易成本减少了53.43%。证明引入节点碳势计量园区间接碳排放，并基于此优化购电方案的运行策略能实现减少碳排放的目标，更好地响应“双碳”目标的实现。     

考虑碳排放流及需求响应的综合能源系统双层优化调度

针对综合能源系统低碳经济调度问题,将碳排放流理论和需求响应引入到综合能源系统优化调度中。首先,在电-气综合能源系统框架下,利用碳排放流模型,计算出各负荷的碳排放量。其次,将Shapley值法引入到综合能源系统碳交易模型中,并且建立价格型需求响应模型,分析其减排激励作用。最后建立综合能源系统双层调度模型,上层为电网和气网系统,下层为能量枢纽系统,以运行成本最小为目标函数进行低碳经济调度。通过算例验证,该碳交易模型可降低7.06%的碳排放量,结合需求响应,可降低4.37%的系统运行成本。该模型具有提高能源利用率、降低运行成本和减少碳排放的作用,可实现低碳经济运行。     

灵活性资源参与的电热综合能源系统低碳优化

针对可再生能源的消纳问题,研究可控负荷机制与电-热耦合网中的储能调控策略,构建综合灵活性资源模型优化系统的低碳运行。首先分析区域电网中差异化布局的工业负荷调控机制,基于城市能源网架电热耦合建立可控负荷及电-热储能调控模型;然后以经济成本、风光消纳及碳排放为指标构建综合效益模型,提出碳排放流动拓扑,描述依附于能量流的碳排放流信息;最后对IEEE 33节点电网和45节点热网耦合能源系统进行仿真,分析多元灵活性资源响应对系统综合效益的改善效果,并通过拓扑直观显示典型场景中电-热碳排放流动过程。结果表明发掘灵活性资源能够提升电热综合能源系统对风光能源的消纳裕度,验证了所提方法的合理性和有效性。     

考虑需求响应的多微网P2P能源交易低碳运行策略

随着“双碳”目标的提出,微电网作为分布式电源利用的有效形式,受到能源管理应用领域的广泛关注。随着微电网数量增加,多微网端对端(peer to peer, P2P)能源交易有助于促进区域内能源的互联互济和清洁能源的就地消纳。在考虑微电网的碳排放特性和需求响应潜力的基础上,构建多微网P2P能源交易模型实现配电侧供需协同以及确定其最优交易策略。首先,提出了微电网运行优化模型,以运行费用最小化为目标鼓励微电网参与需求响应;其次,实现微电网内部购售电和储能充放电碳排放的量化,并计算微电网的碳排放成本;再次,基于广义纳什议价理论构建P2P能源交易模型并在模型中加入潮流约束,在保证电力系统安全稳定运行的基础上实现多微网的能源共享和收益分配。最后,基于IEEE-33节点系统进行算例分析。结果表明,考虑需求响应和碳排放费用的多微网P2P能源交易有助于促进微电网之间的能源共享和新能源消纳。     

基于双层优化的综合能源服务商博弈策略

随着更为高效的综合能源系统的推广以及能源交易市场化的进行,多种能源的价格和交易呈现出越来越强的耦合性和关联性,综合能源市场逐渐成为研究热点。综合能源服务商作为综合能源市场的核心成员之一,其市场行为和策略会对综合能源市场产生巨大影响。针对综合能源市场内多个综合能源服务商间的博弈竞争行为,建立了综合能源服务商最优竞价策略的双层模型,其中,上层为综合能源服务商间的博弈模型,下层为电力和天然气市场出清模型,并采用对角化算法对其进行求解。在上述模型的基础上,设定每个综合能源服务商的极限竞价策略集合,并计算每个综合能源服务商每个极限竞价策略下的市场出清结果,从而对每个综合能源服务商竞价策略对综合能源市场出清的影响进行定量分析。最后,通过算例仿真计算验证该模型及求解方法的有效性和可行性。     

电力系统碳排放流分析理论初探

采用低碳电力技术是电力行业实现可持续发展的重要举措。现有研究中,碳排放的统计量通常以宏观数据统计为主,按照一次能源消耗量转换得到。此类方法无法揭示电力系统碳排放的特点,在应用中存在着诸多局限性。文中探讨了将碳排放分析与电力系统潮流计算相结合的新思路,提出了电力系统碳排放流的概念。结合网络分析技术,提出并建立了电力系统碳排放流分析的几个基本概念与指标,初步形成电力系统碳排放流分析的理论架构。给出了一个示例系统的计算结果和直观展示,并结合电力系统潮流分析的基本原理,剖析了电力系统碳排放流分析理论的作用和意义。最后对电力系统碳排放流分析理论的应用领域和研究方向进行了展望。     

碳排放流在电力网络中分布的特性与机理分析

碳排放流的分析与计算是基于电力网络拓扑结构而实现的。在此基础上,可以研究碳排放流在电力网络中的分布特性与机理,揭示和辨识电力系统中的高碳要素,以便进一步实现相应的优化决策。为此,文中定义了电力系统碳排放流的2种分布因子,可以清晰地表征碳排放流的分布特性。提出了3种关联矩阵的概念和定义,结合电力网络分析手段,分析了电力系统中发电机组的碳排放与流过支路、节点以及与电力负荷相对应的碳排放流的等量关联关系,揭示了碳排放流在电力系统中的产生、传输和消费的机理。提出了碳排放流关联矩阵的计算方法,用IEEE 14节点系统验证了该方法的正确性。     

电力系统碳排放流的计算方法初探

电力系统碳排放流分析的理念为低碳电力带来了新的研究方向。根据潮流计算的结果准确而系统地求解电力系统中碳排放流的分布成为亟待解决的问题。在电力系统碳排放流分析理论的基础上,进一步分析了碳排放流和电力系统潮流计算之间的异同,以及电力系统碳排放流的影响因素、计算体系和计算思路;根据碳排放流求解的需要,定义了一些关键矩阵和向量;结合电力系统潮流计算方法与高等电力网络分析方法,在忽略网损的情况下,建立了电力系统碳排放流的基本计算方法,并通过算例系统验证了该方法的正确性。     

用户侧电力碳排放强度的评估原则与模型

针对电力碳足迹评估问题,借鉴生命周期环境影响的评价思路,提出基于潮流追踪理论的用户侧电力碳排放强度评估模型.模型追溯负荷有功源头,计入传输损耗,按电力来源属性评估其清洁程度,使碳排放分析覆盖电力系统运行的各主要环节,而电力设施建设和燃料供应过程不包含在内.评估结果反映了电力消费的间接环境影响,有利于用户了解并管理其碳足迹,可为用户所应承担的碳排放责任及成本提供合理依据,并有利于提高用户响应清洁能源消纳的积极性.仿真算例验证了上述模型的正确性和有效性.     

电力碳排放区域分摊的原则与模型

电力行业是主要的碳排放部门,其碳排放产权的合理界定是区域减排合作的基础.针对电力跨区输送的碳排放产权界定问题,考虑电力供应的社会贡献和环境代价,提出了以公平性为基础的分摊原则.基于电力市场下潮流追踪思想,建立了碳流追踪数学模型.该模型通过追溯受电区域的电力来源进行碳排放产权的合理分配,有利于促成区域减排合作、促进能源结构和区域经济的协调发展.上述碳排放分摊原则和模型同样适用于电力碳交易市场,有利于从用户侧激励电力节能减排的实施.实际算例验证了上述方法的正确性和可行性     

基于电力系统碳排放流理论的碳排放分摊模型研究

提出一种电力系统碳排放产权界定分配的模型。分摊模型以电力系统碳排放结构分解为切入点,借鉴负荷分析理论将电力系统碳排放以其所对应的电能用途分成了综合用电负荷碳排放、网损碳排放、厂用电碳排放等3部分。确定结构成分并与电力系统碳排放流的计算指标对应后,计算得到系统中各碳排放流成分分布;运用潮流追踪对系统网损引起的碳排放进行分配定量,最后得到系统实时碳排放的产权分配结果。在对IEEE14标准节点进行算例分析后,其结果证明了本文所述模型的可行性与正确性。     

智能配电网全寿命周期低碳仿真与评估研究

在电力系统低碳化背景下,分析比较智能配电网中分布式发电、储能电站、电动汽车充电桩接入对智能配电网碳排放的影响。研究考虑分布式发电、储能电站、电动汽车充电桩接入的智能配电网全寿命周期碳排放机理,建立其接入智能配电网的碳排放模型。结合碳排放流理论,提出智能配电网全寿命周期低碳仿真方法,说明智能配电网运行阶段碳排放占全寿命周期碳排放的主要部分。仿真分析了分布式发电、储能电站、电动汽车充电桩单独接入和共同接入配电网对运行阶段碳排放的影响,并针对智能配电网低碳运行方式提出建议。以IEEE33节点配电系统验证了方法的有效性和合理性。     

基于潮流追踪的用户碳排放水平计算与评估方法

新型电力系统用户侧泛在资源分布零散、数量多、容量小以及随机性大的特点,给用户侧精细化碳排放计算造成了困难。为了准确衡量与评估电力系统中用户碳排放水平,首先通过潮流追踪方法分析了电力系统各节点潮流的来源,确定了各节点的间接碳排放责任;然后依照比例共享原则结合不同来源的碳排放强度得到了电力系统碳流分布情况;最后通过提出的负荷侧各项电力碳排放指标,评估了不同节点的清洁程度从而引导用户更多地使用清洁能源以降低自身碳排放。并采用实际电力系统数据进行算例验证,验证了所提方法的合理性与可用性。     

基于深度强化学习的微电网源-荷低碳调度优化研究

提升可再生能源在能源供给中的比例成为实现低碳经济的重要举措之一。为减少碳排放量并降低用电成本,提出了一种基于深度强化学习的微电网低碳经济优化调度模型。首先,介绍了碳排放流理论并基于此构建了碳计量模型以及阶梯碳价模型;其次,将低碳经济优化问题转换为一个马尔科夫决策;最后,利用深度强化学习对该多目标优化问题求解。实验结果表明,所提方法通过控制发电机组的出力以及负荷的转移,有效地提升了系统经济性并降低了碳排放量。     

基于复功率潮流追踪的电力用户侧碳排放计量

中国电力行业传统的碳排放计量都是以电源为排放源,这种计量方式没有考虑电力的传输过程,用户也无法直观感受到自身消费行为引起的碳排放。为了鼓励绿色电力的接入,明确用户消费电能产生的碳排放量,促进绿色电力证书市场的发展,有必要从用户侧进行碳排放计量。文中在计及网损的复功率潮流追踪模型基础上建立了碳流追踪模型,将无功功率对于有功功率的间接作用通过共同追踪的方式体现,全面分析了电力网络中二氧化碳伴随功率从电源侧向用户侧的"流动"。通过IEEE 57节点算例检验了碳流追踪模型的正确性,碳流追踪结果可以计量引入绿色电力后用户侧各节点以及全网网损的减排比例,亦可为各区域间减排责任的划分提供依据。同时,线路网损产生的碳排放量为低碳电力调度提供了新的参考。