考虑碳减排的风电消纳中长期机组组合研究

随着风电接入规模的逐渐扩大,风电消纳问题的解决愈加重要。在低碳减排的背景下,提出了一种考虑碳减排的风电消纳中长期机组组合模型。该模型以综合成本最小为目标函数,并引入了碳交易机制,兼顾低碳性要求,建立了包含火电、燃气轮机、水电、抽水蓄能站、风电以及碳捕集和电转气设备的系统模型,综合考虑机组出力、机组起动、运行成本、电量平衡和备用容量等约束,对系统的风电消纳策略进行了阐述,并对不同情形下系统的综合成本、碳交易成本和碳排放量等进行了对比分析。算例结果表明该模型能够在中长期实现风电完全消纳和低碳排放,并保持一定的经济性。     

气网管存与电转气协调运行提升电-气互联系统灵活性的调度策略

针对灵活性不足导致的弃风问题,提出了以天然气动态管存特性与电转气(powertogas,P2G)协同运行提升电–气互联系统灵活性的优化调度策略。首先,介绍了通过电转气与燃气轮机将电、气2种能量进行相互转化提升灵活性的机理;然后,计及天然气“管存”动态特性与P2G、燃气轮机的协调运行,构建了动态电–气互联系统调度模型,提升了系统在空间与时间2个层面的灵活性,并极大改善了风电反调峰特性给系统带来的时空层面灵活性供需不平衡问题;最后,通过IEEE-24节点电力系统与比利时20节点天然气网进行算例分析,结果表明所提调度方案具有良好的经济性与灵活性,能够最大程度上避免系统发生弃风现象。     

考虑中长期交易的水电站电转气容量双层优化配置

为改善水电站调节的灵活性和提升风电在中长期规划中的消纳比例,提出了一种考虑中长期交易的水电站电转气容量双层优化配置方法。采用风电品质分段思想,将风电出力分为确定部分和不确定部分,风电确定部分参与上层中长期电能市场交易,风、水、火发电商根据自身情况上报电量电价,以系统购电成本最小为目标建立中长期竞价出清模型,得到各发电商中标电量以及电价;风电不确定部分参与下层合约转让交易,分析电转气的能量转换和大规模储能特点对弃水、风电消纳的积极作用,考虑环境成本和发电商利益诉求,建立基于合约转让交易机制的水电站电转气优化配置模型。最后通过修改的IEEE 30节点算例分析进行验证,结果表明,所提模型能够有效提升风电中长期消纳能力,水电调节灵活性得到改善。     

考虑碳捕集和电转气的综合能源系统优化调度

碳捕集、电转气等低碳技术是实现能源系统低碳经济运行的重要途径和主要抓手。鉴于此,构建了一种含碳捕集、利用与封存装置,两段式电转气设备及热电联产机组耦合的综合能源系统低碳经济调度模型。在技术层面,分别构建碳捕集、利用与封存,两段式电转气及热电联产数学模型;在市场机制层面,引入阶梯式碳交易模型约束系统碳排放。提出了以综合能源系统运行总成本最小为目标函数的优化调度策略。通过设置多个场景进行算例分析,验证了所提模型的有效性,并分析了各阶梯碳交易机制参数灵敏性对综合能源系统低碳性及经济性的影响。     

电转气消纳新能源与碳捕集电厂碳利用的协调优化

电转气技术作为一种新型能源转换和储存方式为可再生能源消纳提供了新的途径,电转气技术生成甲烷所需的CO_2可高效经济地取自碳捕集机组的捕集碳量。提出将电转气-碳捕集电厂作为整体系统,建立电转气-碳捕集电厂协调优化模型,以碳成本、燃料成本、弃风成本、电转气成本为目标,以碳捕集率、碳捕集电厂有功出力、电转气功率为决策变量。仿真结果表明,电转气-碳捕集电厂提高了风电消纳能力,减少了碳排放,提升了碳利用水平,降低了电转气运行成本。     

气电联合系统的双向优化调度

针对气电联合系统双向互联的发展需求,该文提出了含电转气和燃气轮机热电解耦的双向优化调度模型。在电至气与气至电两个方向,分别建立净效益最大电转气容量配置模型与考虑弃风成本、燃气轮机热电解耦的发电总成本最小模型,运用带权极小模函数和遗传算法对电转气设备净效益与系统发电总成本间的矛盾问题进行求解。研究结果表明,电转气设备能够提高风电消纳能力并产生较高的净效益,热电解耦提高了燃气轮机发电的灵活性,且减小了发电成本。     

含碳捕集的电-气综合能源系统低碳经济调度

以优化能量流、减少弃风及降低碳排放为前提,针对碳捕集系统和电转气设备,提出一种计及储碳、储氢设备的联合运行模式,并基于该模式构建电-气综合能源系统低碳经济调度模型。将该模型转化为混合整数线性规划问题进行求解分析,结果表明：在所提联合运行模式下,电-气综合能源系统基本实现了风电的全额消纳,且储碳、储氢设备的加入提高了碳捕集系统、电转气设备的运行灵活性,实现了碳循环,优化了能量流,使系统综合运行成本、碳排放量均为最优。在多能耦合的综合能源系统中,该模型的提出对系统低碳经济运行具有积极意义。     

考虑电转气响应特性与风电出力不确定性的电-气综合能源系统协调调度

未来可再生能源将在新型电力系统中占主导地位,风光消纳问题会日趋严峻,电转气技术可以应对风电波动,为解决这一问题提供了有效途径.现有研究在电-气综合能源系统调度过程中虽然考虑了电转气设备,但忽略了电转气设备的响应特性,这不仅夸大了风电消纳能力,而且难以保证调度结果的可行性.为解决上述问题,提出了在风电不确定条件下考虑电转...     

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。     

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。     

考虑碳排放权的低碳电力调度及收益分摊

低碳化已经成为当前电力发展的重要目标,而利益格局的剧烈调整是影响低碳转型的最大阻力之一。文中对低碳电力调度的公平性问题进行了研究,建立了考虑碳排放权约束的低碳调度模型。在论证机组碳排放求偿权的基础上,应用加总分配方法,解决了碳排放权的初始分配公平性的争议。对机组碳排放权的合作博弈机制进行了研究,并且对合作减排和非合作减排下的机组运行情况进行了对比,建立了基于Shapley值的碳排放权收益分摊模型。研究表明通过合作减排机制,可以更好地优化系统运行,平衡各方利益,减少低碳调度转型阻力。研究还发现,如果减排目标过于激进,将造成发电成本剧烈上升,甚至需要减负荷运行。最后,结合算例表明了所述模型的有效性。     

基于可再生能源的碳捕集-电转气协同运行方法

针对传统碳捕集电厂存在的强电碳耦合问题,提出基于可再生能源的碳捕集-电转气协同运行方法。首先,按照碳捕集设备供能来源的不同对各方式下碳捕集电厂的出力进行建模;其次,考虑风光和负荷的不确定性和相关性生成典型源荷场景;最后,根据碳捕集和电转气协同运行方式的不同划分6种运行模式,并以系统综合运行成本最小为目标对系统进行优化调度。算例分析表明,所提运行方法实现了碳捕集与碳捕集电厂产能之间解耦并提升了系统经济性。     

考虑风电不确定性的电力系统碳排放流分析

提出了一种考虑风电注入功率不确定性对电力系统碳排放流影响的分析方法。首先,基于风电注入功率不确定性的随机直流潮流获取系统潮流,通过电力系统碳排放流与系统潮流之间的计算关系,获得决定风电出力的风速与系统总注入碳流率的关联函数。其次,采用有向通路算法获取系统节点—节点路径输出分布因子,在假定风电波动性由平衡机组承担的前提下,结合常规机组与系统节点和支路的关联矩阵计算模型,求取风电注入功率对其他节点和支路的平均影响因子,从而得到随机和间歇性风电功率注入下电力系统碳排放流的不确定特征。最后,以IEEE 14节点标准算例的分析结果说明了所述方法的正确性和有效性,并获得了风电注入功率不确定情况下对系统节点碳势的影响趋势,进而为定量评估风力发电对系统的低碳贡献提供了新的理论支持。     

基于碳排放流理论的园区综合能源系统低碳经济调度

在园区综合能源系统(park integrated energy system,PIES)的低碳经济调度研究中,从外网购电所带来的碳排放量难以准确估计,给PIES低碳经济调度的准确性带来了严峻的挑战。因此,文章利用外网电能的碳流密度对其隐含碳排放进行精确核算,并建立了PIES低碳经济调度双层优化模型,最后在一个典型PIES中进行了算例分析。结果表明:相比于单一的PIES经济调度,所提优化模型可以在只提高4.82%运行成本的前提下,降低PIES约21.37%的碳排放量。同时,通过所提模型可以对PIES的碳流分布进行优化,消除系统的碳薄弱环节,提高PIES的环保性。     

基于碳排放流理论的园区综合能源系统低碳经济调度

在园区综合能源系统(park integrated energy system,PIES)的低碳经济调度研究中,从外网购电所带来的碳排放量难以准确估计,给PIES低碳经济调度的准确性带来了严峻的挑战。因此,文章利用外网电能的碳流密度对其隐含碳排放进行精确核算,并建立了PIES低碳经济调度双层优化模型,最后在一个典型PIES中进行了算例分析。结果表明:相比于单一的PIES经济调度,所提优化模型可以在只提高4.82%运行成本的前提下,降低PIES约21.37%的碳排放量。同时,通过所提模型可以对PIES的碳流分布进行优化,消除系统的碳薄弱环节,提高PIES的环保性。     

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。     

考虑碳减排效益的可再生电源规划

针对风电、光伏等可再生能源的快速发展,给电力系统规划带来的显著影响,将各种能源发电的碳减排效益引入电源规划之中。首先介绍了风、光、水、火等各种发电形式的碳排放强度,结合单位CO2处理成本,得到各种电源的碳处理成本。在此基础上考虑风电、光伏出力的间歇性、波动性,在保证电力电量平衡的前提下,以发电运行成本、CO2处理成本最小为电源规划的目标函数,建立考虑碳减排效益的电源规划模型。最后,以IEEE 30节点测试系统结合我国某地区实际数据构造算例,应用蚁群算法求解,给出了不同工况下的规划结果,验证了所提出的模型与方法的合理性与有效性。     

考虑P2G的电-气综合能源系统分布式最优能量流

由电力系统和天然气系统耦合构成的电-气综合能源系统是“能源互联网”的重要组成部分,是实现能源低碳、高效、环保利用的关键环节。本文提出了一种考虑电转气(power to gas, P2G)的电-气综合能源系统分布式最优能量流模型及分布式求解算法。首先对P2G技术中的电转甲烷技术进行简单的概述;其次,以电-气综合能源系统的运行成本为优化目标,综合考虑电力系统、天然气系统运行约束及能量耦合约束,建立电-气综合能源系统的最优能量流(optimal energy flow, OEF)模型;针对电力系统和天然气系统归属于不同利益主体的特点,提出了基于交替方向乘子法(alternating direction multiplier method, ADMM)的OEF模型求解方法;最后,在IEEE-39节点电力系统和修改的比利时20节点天然气系统组成的电-气综合能源系统进行算例分析,仿真结果表明,考虑P2G的OEF模型可充分提高系统运行经济性,本文的模型求解算法在保证精度的情况下大大提高了计算的求解速度。