计及碳交易成本的多能源站综合能源系统规划

冷、热、电等能源行业分开规划、独立运行的传统模式制约着电力系统综合能效的提高。为推行碳排放交易政策,改变传统单一经济目标主导的规划模式,将碳交易与综合能源系统规划相结合,提出一种计及碳交易成本的多能源站综合能源系统规划方法。首先,建立了包含碳排放量计算、碳排放初始配额和碳交易成本的数学模型。其次,在分析综合能源系统投资运行成本计算模型的基础上,以碳交易成本和系统投资运行成本最小为目标,计及电、冷、热多种能源约束和热网损耗约束,构建综合考虑经济性及低碳性的规划模型。算例仿真结果表明,地理距离较近的多能源站通过热网可实现热能互供互济,且在综合能源系统规划中计及碳交易成本能有效降低系统碳排放,提高系统整体能效,具有可观的经济效益。     

计及碳交易的区域综合能源不完全信息博弈优化调度

减缓全球变暖,减少二氧化碳的排放已经成为能源部门的一个紧迫问题,在此背景下,区域综合能源系统的优化调度成为实现节能减排目标的重要途经。但是区域综合能源系统内能源集线器(energy hub, EH)间存在复杂的利益交互关系和市场不完全信息,这给系统的运行调控带来巨大的困难和影响,如何实现能源集线器间的制约和平衡成为关键。针对计及碳交易的多能源集线器区域综合能源系统,提出基于不完全信息博弈的优化调度策略。在考虑碳交易的基础上,引入电-气(power to gas, P2G)技术和碳捕集系统(carbon capture systems, CCS)耦合技术,以寻求系统低碳经济双赢。结果表明：所构建的优化调度模型,采用碳交易和碳捕集系统协调配合控碳,在保证系统经济效益的同时,碳排放量也下降了6.4%。     

含电转气的电—气互联综合能源系统低碳经济运行

针对当前电力系统中弃风现象严重以及二氧化碳排放量高的问题,提出一种含电转气的电—气互联综合能源系统低碳经济调度模型,引入经济折算系数将二氧化碳排放量折算到经济维度和系统的运行成本共同组成综合成本最低的目标函数,并考虑含电转气的电力系统及天然气系统的能流模型与安全约束,用内点法予以求解。采用修改的IEEE 30节点电力系统和比利时20节点天然气网络进行算例分析,通过比较4种不同模型下的综合成本与二氧化碳排放量,验证所提模型能有效兼顾系统运行的低碳性和经济性,同时大大提高消纳风电能力。取不同经济折算系数会得到低碳性与经济性不同侧重的最优调度结果。     

考虑阶梯碳交易机制的含混氢天然气综合能源系统容量配置

针对综合能源系统的低碳排放要求与负荷需求特点,提出一种考虑阶梯碳交易机制和混氢天然气的综合能源容量配置方法。首先,为缓解风光能源出力波动性建立以氢气储能为媒介的氢能系统,再考虑氢能对天然气的替代作用,创建由氢储能与液化天然气构造混氢天然气的综合能源系统架构;然后,引入阶梯碳交易机制约束系统碳排放;最后,以包含运行成本和年化投资成本的年投资总成本为目标函数,进行容量配置优化。算例仿真结果验证了所提模型和策略能有效降低碳排放和年投资总成本,对综合能源配置具有重要参考价值。     

区域综合能源系统接入的配电网扩展规划研究

采用目前方法对区域综合能源系统的配电网扩展规划时,忽略分析综合能源系统中各系统的结构和运行特点,导致规划后的配电网污染物排放量高,用电量和用气量高。针对区域综合能源系统,提出配电网扩展规划方法。首先,分析区域综合能源系统结构,构建供热、供冷、供电等模型;然后建立双层优化模型,上层模型的目标为最小化规划总成本,下层模型目标为最大化能源利用率,上、下两层模型分别可扩展规划系统配电网和优化区域综合能源系统。对某个区域综合能源系统接入的配电网的仿真计算结果表明,所提方法规划后的配电网网损率降低至4%～5%,负载均衡率可达90%以上,用电量、用气量以及污染物排放量、负荷功率均得到显著控制。     

基于区块链的综合能源系统低碳优化调度研究

综合能源系统对实现能源可持续发展和构建绿色低碳社会具有重要的应用价值。针对综合能源系统调度过程中存在的发用电预测误差大、系统优化数据采集处理复杂和经济运行成本较高等问题,将区块链技术引入到综合能源系统优化调度中,并计及电、热、冷三种负荷综合需求响应和碳排放交易,调用智能合约,以系统经济性和环保性最优为目标,提出了适用于综合能源系统的低碳优化调度模型。利用区块链技术特性,构建了面向综合能源系统优化调度的总体架构,使得区块链网络成为整个综合能源系统信息交互与数据存储中心,同时保留了调度中心的部分导向作用,确保了电网的安全、稳定运行。仿真结果表明：区块链技术可以进一步挖掘综合能源系统数据价值,更好地实现信息交流透明性;同时,构建的综合能源系统的低碳优化调度模型能够有效提高系统供能的灵活性、运行的经济性以及环保性。     

城市能源系统综合规划模型的研究与应用

探索城市能源利用的最佳途径是构建低碳城市的重要保障,城市能源系统的合理规划是城市能源合理利用的前提,更是国内外关注的热点。目前的能源系统模型研究大多聚焦于城市能源规划的某一阶段或方面,对于指导中国大规模低碳生态城的开发建设具有很大的局限性;而SynCity模型是统筹考虑建筑选址布局、负荷需求以及能源技术选择、能流分布之间的关系的一种综合城市能源系统规划模型。文章系统阐述了SynCity模型,并将其应用到上海临港新城,通过工程实例模拟得出了CO2排放量最低目标下的最佳能源供求方案为燃气发动机热泵(GHP)和建筑热电冷(BCHP)三联供相结合的能源供应模式。     

计及能源网络特性的综合能源系统最优协调规划

对综合能源系统进行协调规划,可以提升整个系统运行的安全性与经济性,实现多种能流互补共济,并改善总的能源利用效率。在此背景下,对含天然气与热力管网的IES的规划问题进行研究。首先,在计及气网管存效应、热网延时效应与热网热量损失的情况下,构建含多个能源中心(energy hub,EH)的IES模型;然后,提出以规划期内投资和运行总成本最小为目标的IES协调优化规划的混合整数非线性优化模型,以确定EH设备和能源网络的优化配置方案;接着,采用增量法将所构建的最优协调规划模型转化为混合整数线性优化问题,并采用商业求解器Yalmip/Gurobi求解;最后,以包含6个EH的IES为例对所提协调规划方法进行验证。算例结果表明,在IES规划中考虑天然气与热力管网特性是必要的,所提方法是可行的。     

零碳交易下工业园区综合能源系统优化配置

以长三角地区某工业园区为例,提出一套风、光、储一体化,综合考虑园区冷热电汽负荷的优化配置方法.通过引入0-1型整数规划并以综合能源系统年折算总成本最低为优化目标,合理选择风、光电系统及固体熔盐、蓄电池储能的配置规模.基于园区热能和电能实时功率变化,证实优化配置方法的合理性.对含碳交易成本的约束求解表明,综合能源系统的储能设备应向高效率方向转移,热负荷由电极锅炉向空气源热泵转换,蓄电池由锂离子向钠硫电池转换,熔盐储热向镁砖固体储热转换.在加入综合能源系统后,系统从外部购电、购热成本大幅减少,实现了日折算总成本和总运行成本的双重降低,总运行成本约为原先的20%～40%,日折算总成本仅为目前的30%～40%,且碳、氮、硫排放量显著降低90%以上.研究结论指明未来各部分储能的发展方向,对于当前建设零碳工业园区具有积极意义.     

基于改进粒子群的冷-热-电综合能源系统双层优化模型

基于能源集线器模型提出一种冷-热-电综合能源系统双层优化建模方法,在对园区各典型能源转化设备建模的基础上,综合考虑系统的运行成本及系统投资,并以某机场项目为例建立以系统年费为优化目标的双层优化模型.结果表明该模型可协调各类能源从而实现经济运行,具有较好的通用性与实用性.     

计及碳排放权交易的风电储能协同调度优化模型

为了缓解风电出力的随机性和间歇性对电网安全稳定运行产生的影响,提升电力系统的风电消纳能力,基于传统风火电节能调度优化模型,引入碳排放权交易和储能系统,构建了碳交易、储能系统及两者共同参与下的系统风电消纳优化模型。以10台火电机组和2 800 MW的风电场构成模拟仿真系统,分析碳交易和储能系统对系统消纳风电的影响。算例分析显示,碳交易的引入能够提升具有清洁特性的风电并网电量,减少系统发电煤耗;储能系统的引入有利于平缓风电输出功率,抑制功率波动幅度;同时引入碳交易和储能系统对提升电力系统风电消纳能力的优化效果达到最佳。     

综合能源服务业务视角的电网企业充换电业务核心竞争力指标评价体系研究

综合能源服务是电网企业的重要发展方向. 分析了专属电动汽车充换电业务的基本特征,梳理了指标评价体系的基础理论、构建原则、构建思路,构建了专属电动汽车充换电业务的核心竞争力指标评价体系,共13类二级指标和46类三级指标,并结合江宁公交集团公交场站充电桩EPC综合能源服务示范工程这一典型案例,运用问卷调查、互反型(1-9标度)法、隶属度检验等方法,对指标评价体系的合理性进行了分析.