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。     

可再生能源为主体的农业能源互联网碳循环建模与优化

“双碳”目标对能源领域和农业领域的节能减排提出了更高要求。农业能源互联网作为能源与农业深度耦合的产物,是实现碳中和的重要手段。提出一种面向农业能源互联网碳循环的核算方法以及计及农业柔性负荷及碳交易的农业能源互联网优化运行策略。首先,构建了农业园区内光伏、热电联产等碳排放核算模型。其次,以园区日运行成本最低为目标函数,考虑等式及不等式约束,构建优化调度模型。最后,以某园区农业能源互联网为研究对象对优化模型进行仿真,详细核算园区内碳排放情况,并通过与其他农业园区对比验证碳模型的正确性。结果表明,该优化调度策略可有效降低农业园区碳排放,实现碳中和。     

可再生能源为主体的农业能源互联网碳循环建模与优化

“双碳”目标对能源领域和农业领域的节能减排提出了更高要求。农业能源互联网作为能源与农业深度耦合的产物,是实现碳中和的重要手段。提出一种面向农业能源互联网碳循环的核算方法以及计及农业柔性负荷及碳交易的农业能源互联网优化运行策略。首先,构建了农业园区内光伏、热电联产等碳排放核算模型。其次,以园区日运行成本最低为目标函数,考虑等式及不等式约束,构建优化调度模型。最后,以某园区农业能源互联网为研究对象对优化模型进行仿真,详细核算园区内碳排放情况,并通过与其他农业园区对比验证碳模型的正确性。结果表明,该优化调度策略可有效降低农业园区碳排放,实现碳中和。     

面向零碳园区的综合能源系统优化运行技术综述

双碳背景下,零碳园区级综合能源系统(integrated energy system,IES)成为我国节能降碳、提质增效政策的重点。然而,园区级综合能源系统具有源-网-荷-储一体化、多能互补、供需方动态博弈等特点,其优化运行技术面临强不确定性和耦合机理不明等诸多挑战。为此,对零碳园区级IES优化运行的研究现状、关键技术与未来发展趋势等方面进行综述至关重要。该文首先聚焦于多类型能源耦合能效提升,系统阐述了零碳园区级综合能源系统架构;进一步,从零碳园区实施路径入手,对零碳园区级综合能源系统优化运行所涉及的多类型储能技术、碳捕集技术、多能协同规划设计、需求响应、能源监测与优化调度等关键技术进行了归纳分析;最后以实现园区零碳为主要目标,从全方位融入零碳理念、综合探索碳吸收/碳排放等方面分析零碳园区优化运行所面临的核心问题,并从数字化、社会环境因素一体化、全域综合能源化等方向指明零碳园区的发展趋势。     

电网碳排放因子研究方向与应用需求的演变进程

电网碳排放因子是温室气体核算体系中非常重要的一部分,对于减缓气候变化和实现碳中和具有至关重要的作用。当前,针对电网碳排放因子核算的研究已经向着更为准确、区域更为细化、且更具有时效性的方向发展。该文总结了温室气体核算体系关于电网碳排放因子的需求演变以及国内外企业常用的标准和选择方法,介绍了欧美政府现阶段采取的电网碳排放因子计算方法及需求演变,探讨了关于电网碳排放因子的研究进展和应用情况。针对美国和欧洲地区,分别介绍了斯坦福大学、加州大学戴维斯分校、美国国家可再生能源实验室等知名研究机构的典型科研进展。此外,还探讨了欧美公司在电网碳排放因子计算方法及应用场景方面的创新,包括宾夕法尼亚-新泽西-马里兰电力市场公司(Pennsylvania-New Jersey-Maryland Interconnection,PJM)、新英格兰独立系统运营商(Independent System Operator-New England,ISO-NE)、Watt Time等公司已经推出的电网碳排放相关应用与产品。最后,该文指出了我国开展分时分区电网碳排放因子研究与应用的必要性,并提出了相应建议,为我国电网碳...     

电力系统全环节碳计量方法与碳表系统

电力行业是中国煤炭消耗和碳排放最大的单一行业。实时、准确、全面的计量电力碳排放是挖掘电力碳减排潜力、引导电力用户互动减碳的基础与前提,也是支撑碳市场的数据基础。为此,以联合国气候变化公约提出的“可测量、可报告、可核实”的“三可”原则为基本设计理念,基于电力系统碳排放流分析理论,提出了电力系统全环节碳计量方法,实现电力系统源、网、荷三侧电碳信息的“分钟级”实时碳计量和“用户级”精细碳计量。在此基础上,设计了电力系统全环节碳计量系统,介绍了电力碳表系统的基本概念和实现形式。基于中国江苏常州市的实际系统运行数据和负荷数据开展了仿真验证,仿真结果验证了所提方法的有效性。最后,对电力能源系统碳计量领域需要进一步研究的关键问题进行了展望。     

基于碳手印方法的工业过程降碳改造研究

为解决工业过程碳排放降碳方法及标准不明确的问题,需要定量评价碳排放影响以制定科学的碳减排计划。传统的工业过程降碳改造局限于厂内的能源替代、设备改造等措施,因此提出一种用于描述产品全生命周期内对气候积极影响的碳手印方法,结合碳足迹构建了更加全面的评价体系。以某企业工业过程中制造的水轮发电机配套水发定子线圈为研究对象,考虑边界内外多种降碳改造方案,进行了边界划分、碳足迹核算和碳手印分析,计算不同方案所产生的效率增量、寿命增量及碳手印。结果显示替换绝缘材料方案效果最为显著,碳手印方法为案例企业的降碳改造提供了有效指导。     

新形势下智慧“能源 + 双碳”服务平台的建设与应用

为顺应国家能源革命和“双碳”战略目标,积极响应关于建立完善绿色低碳技术评估、交易体系和科技创新服务平台的整体要求,开展了新形势政策下的智慧“能源+双碳”服务平台的研究与开发。以区域智慧能源服务平台为研究基础,依托能源大数据应用,从政府、企业、交易市场三方视角,聚焦碳资产全过程管理,开展智慧“能源+双碳”服务平台的建设工作。平台通过汇聚海量能源信息,结合大数据、人工智能等先进技术,研究碳核算方法、计算方法及预测方法并形成标准算法模型,构建碳监测体系、碳评估体系、碳排放预测体系,构建“双碳”能源数智产品,为政府提供“碳监测”辅助能碳管理、为企业提供“碳分析”指导节能降碳、为交易市场提供“碳核证”优化资源配置,推动社会经济的绿色高质量发展。     

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。     

基于碳排放核算的园区级新型电力系统零碳建设要素分析

分析一个区域电力系统中的碳排放,空间维度上涉及“源、网、荷” 三大组成,时间维度上涉及全寿命周 期内的碳排放活动.针对园区级新型电力系统的建设,对碳核算、碳减排、碳抵消三个环节的零碳要素进行阐述.     

计及光伏不确定性和低碳需求响应的工业园区光-储分布鲁棒规划模型

在双碳背景下,工业园区能通过配置光-储发电系统,减少外部购电量,从而降低碳排放水平,但光伏的不确定性给工业园区最优规划带来了一定挑战。基于此,建立了计及光伏不确定性和低碳需求响应的工业园区光-储鲁棒规划模型。该模型以园区年综合成本最小为优化目标,基于碳排放流理论,将动态碳排放因子作为需求响应的实时电价的定价依据,其次,利用光伏出力的历史数据,通过场景聚类,建立典型出力场景和其概率分布,构建基于数据驱动的两阶段分布鲁棒光-储规划模型。最后,利用Cplex商业求解器对某工业园区进行算例仿真,验证了所提模型的有效性。     

电力行业碳减排情景设计与分析评价

电力行业碳减排潜力是研究如何把单位 GDP 碳减排总量目标分解到各个行业的重要基础工作之一.研究综合考虑产业结构优化、电源结构优化、节能政策和节能减排技术进步对电力行业碳减排的影响,提出了一种对不同的碳减排情景设计与分析评价模型.以重庆市电力行业为案例设计了3种情景,研究认为产业结构优化对电力行业碳减排影响较大,但投资额巨大;水火电资源限制电源结构优化的碳减排潜力;电力节能减排技术推广应用对碳减排影响显著,且投资成本适中;产业结构变化与电力行业供电量达到倒“U”型顶点之前对电力生产进行强制调整,将对经济有较大损害     

基于碳排放流理论的电力系统源-荷协调低碳优化调度

在低碳电力的背景下,需求侧资源逐渐参与电力系统调度,为降低电力系统碳排放提供了新思路。建立了一种考虑碳排放流理论和以碳价为价格信号的需求响应电力系统两阶段低碳优化调度模型。首先,以电力系统经济调度为一阶段优化模型。其次,基于Shapley值碳责任分摊方法,计算出各负荷侧碳责任合理范围并由此提出阶梯碳价定制方法,然后基于碳排放流理论计算出负荷侧碳排放责任情况及碳排放成本。再次,构建以碳价为信号的需求响应低碳优化调度为二阶段优化模型,利用负荷侧调节能力降低总碳排放量,从而降低负荷侧碳排放成本。最后,基于改进的PJM-5节点系统分别对全火电机组场景和含风电机组场景进行算例分析,通过仿真算例对不同场景下系统的碳排放量以及碳排放成本进行了分析。同时,在IEEE-118节点系统中进行验证,结果表明所提出模型合理计算了碳排放责任,有效降低了系统碳排放量,验证了所提模型的合理性和可行性。     

考虑双层奖惩型碳交易机制的源网荷分布协同低碳经济调度

在“双碳”目标下,设计合理的碳交易机制使源网荷共同参与碳市场,对节能减排具有重要意义。在此背景下,提出了考虑双层奖惩型碳交易机制的源网荷分布协同低碳经济调度策略。首先,建立双层奖惩型碳交易机制下综合能源供应商-园区协同的低碳调度模型,综合能源供应商直接参与外部奖惩型阶梯碳交易市场,园区通过向综合能源供应商支付碳费用或获取碳收益间接参与碳市场,从而激发各主体积极参与节能减排。其次,建立奖惩型阶梯碳价格模型,并提出奖惩型阶梯碳价格机制下综合能源供应商-多园区的碳成本/收益分摊方法,保证了碳成本/收益分摊的有效性与合理性。再次,分别构建综合能源供应商与多园区低碳调度模型,并基于纳什协商刻画园区间的合作博弈,通过各园区间功率互济降低碳排放并提高社会效益。然后,提出了基于自适应调节机制的嵌套交替方向乘子法的双层分布式求解方法。最后,以IEEE 14节点配电网与12线路热管网组成的源网荷综合能源系统为例,验证了所提模型和方法的有效性。     

电热耦合系统全流程碳排放计量技术

电能和热能作为二次能源,供热和供电系统产生的碳排放基本都来自产能侧。同时,随着综合能源的的发展,电热网络的耦合变得紧密。因此,如何界定产能、传输以及用户侧碳排放责任对碳排放进行计量是促进电力网络和热力网络各个环节低碳发展的重要措施。针对这一问题,为改进现有宏观计量的局限性,提出了基于碳排放流的电热耦合网络考虑网络损耗的全流程碳计量方法。创新地将电热耦合系统作为整体,提出了网络中的碳排放流定义和指标,并建立了电热耦合网络以及耦合设备的全流程碳排放流模型。提出了一种涉及能量传输全流程的碳排放计量架构,所提方法能够有效地对电热耦合网中产能环节、传输环节以及用能环节进行碳排放的计量。文中给出了示例系统,验证了模型与算法的准确性。     

利用风电制氧的富氧燃煤电厂低碳能源系统容量优化配置

为提高风电消纳能力，降低燃煤电厂碳排放水平，提出了一种利用风电制氧的富氧燃煤电厂低碳能源系统容量优化配置方法。首先，考虑到源荷双侧的不确定性及相关性，采用基于改进轮廓系数的有序聚类算法与含DCH(+)评价指标的K-means聚类算法的典型场景生成法获得源荷典型场景。在此基础上，以系统总成本最小为目标，构建了基于源荷典型场景的利用风电制氧的富氧燃煤电厂低碳能源系统容量优化配置模型。最后，以西北某地区全年源荷数据为例进行了仿真验证。结果表明该典型场景生成法能使系统容量配置结果合理化，引入富氧燃烧技术的同时考虑售卖多余液氧可有效降低系统总成本及碳排放量，提高风电消纳能力。     

计及碳配额的混合储能综合微能源网优化运行研究

综合微能源网系统是利用电、热、冷、气等多种能源构建的,可实现多类能量供应的小型可再生供能系统。然而,由于光伏、风电等可再生能源存在随机性和波动性等问题,该系统在负荷波动时可能会导致系统崩溃 。同时,国内的碳排放权交易市场已启动,综合能源系统中的碳排放成本不可忽视。为此,本文提出一种计及碳排放成本的混合储能微能源网优化运行模型。该模型首先结合源-荷-储及能源转换装置进行综合微能源网配置,根据碳排放配额分配实施方案建立考虑碳配额的目标优化函数,以某地区三种典型日场景下的数据为基础进行仿真,利用Gurobi求解得到满足碳排放成本最小时的系统优化运行结果。算例结果表明,碳排放免费配额能够降低综合能源系统运行成本,影响系统运行策略,本文所提模型能够反映碳排放成本因素对能源消费结构的影响,验证了储能装置可提高综合微能源网系统经济性、安全性与可靠性,为综合能源系统能源结构配置与运行提供参考和依据。     

计及综合能源系统全寿命周期碳排放和碳交易的电转气设备和光伏联合优化配置

综合能源系统(IES)能够提高能源利用效率,合理配置低碳设备可有效降低碳排放,促进碳中和.提出了一种计及IES全寿命周期碳排放和碳交易机制的电转气(P2G)设备和光伏(PV)容量联合配置方法.对基于某分布式能源站的IES进行设备建模,构建了IES全寿命周期碳排放模型,给出了P2G设备和PV的全寿命周期碳排放计算方法;以基于阶梯罚金机制的碳交易成本、含用水成本和考虑分时电价的购能成本以及设备成本之和最小为优化目标,建立了P2G设备和PV的联合优化配置模型.基于某分布式能源站的实际参数进行算例分析以验证所提方法的正确性和有效性,并探讨了碳交易机制对优化配置结果的影响.