考虑CCUS电转气技术及碳市场风险的电–气综合能源系统低碳调度EI北大核心CSCD

在碳市场价格波动的背景下,合理量化碳交易价格波动风险并制定相应的低碳运行策略对于降低系统运行成本和碳排放量具有十分重要的意义。该文提出一种考虑碳市场价格风险及碳捕集、利用与封存系统–电转气协同运行的电–气综合能源系统低碳优化调度模型。首先,利用广义自回归条件异方差模型预测次交易日碳价,并使用条件风险价值衡量碳市场价格波动风险,为电–气综合能源系统调度提供碳价参考。然后,引入碳捕集、利用与封存系统–电转气协同运行框架,将碳捕集机组捕获的CO_(2)作为电转气原料,电转气利用负荷谷期的风电出力生产天然气,以电–气综合能源系统总调度成本及碳交易风险最低为目标建立优化调度模型。最后,在改进的IEEE 24节点和天然气6节点系统构成的电–气综合能源系统中进行仿真。结果表明,提出的调度模型能够捕捉碳市场波动期内风险,提高电–气综合能源系统可再生能源消纳量,并降低系统总运行成本和碳排放。     

基于低碳需求响应的含煤制氢与碳捕集电厂的综合能源系统优化调度

为了提高综合能源系统的低碳性与经济性,提出了煤制氢与碳捕集电厂联合运行模式下考虑低碳需求响应机制的综合能源系统优化调度。对煤制氢与富氧燃烧类型碳捕集电厂进行建模,并引入储碳罐、电转气装置以提高捕碳灵活性,降低制氧、制氢成本;将低碳需求响应机制引入综合能源系统调度模型中,并分析其减排能力;以运行成本最小为目标函数建立了综合能源系统的低碳经济调度模型。通过算例对所提策略进行验证,结果表明该策略能够提高风电消纳水平,降低整体系统的碳排放量,提升系统经济性。     

计及源-荷不确定性的综合能源系统两阶段优化调度

“双碳”背景下,为实现清洁能源稳定消纳,降低能源机组碳排放,提高综合能源系统运行经济性,提出一种低碳综合能源系统两阶段优化调度策略。日前调度考虑综合需求响应平抑供需差异波动风险,基于条件风险价值理论优化供能方案,保障系统运行稳定性;日内供能通过构建低碳综合能源系统模型,引入碳捕集设备、储碳装置与电转气协同运行,进一步消纳清洁能源的同时,提升系统的低碳性和经济性。基于此,构建以综合成本和碳排放量最小为低碳经济运行目标的模型,利用max-min模糊算法得到折中最优解,通过设置不同场景,对比验证了所提方案的有效性。     

考虑碳捕集与综合需求响应互补的综合能源系统优化调度

能源产业是当前碳排放的主要来源,实现“双碳”目标亟需能源产业提高碳减排力度。基于此背景,提出一种阶梯型碳交易机制下源荷低碳互补的综合能源系统优化调度方法。分析源侧碳捕集与负荷侧综合需求响应的低碳互补机理;引入阶梯型碳交易机制,以综合能源系统运行总成本最小为目标建立源荷低碳互补的优化调度模型;求解模型时,为应对风力发电的不确定性,采用序列运算理论将风电的概率分布离散化,将机会约束转化为确定性约束。通过算例分析验证了所提调度模型在不同碳交易机制下都能优化电热负荷曲线,提高风电消纳水平和减少碳排放量,并且该模型在阶梯型碳交易机制下具有更好的低碳经济性。     

计及碳捕集电厂综合灵活运行方式的含P2G综合能源系统低碳经济调度

针对电转气(P2G)、碳捕集系统在运行时间上存在的不同步问题，将储液罐作为CO₂“缓冲站”连接碳捕集电厂(CCPP)与P2G，构建考虑综合灵活运行方式的CCPP与P2G联合运行的综合能源系统(IES)低碳经济调度模型。通过研究储液罐的“能量时移”特性，分析包含储液罐的P2G-CCPP新型联合运行模式对于促进风电消纳、降低碳排放的积极影响，基于此建立考虑CCPP综合灵活运行方式以IES总运行成本最小为目标的低碳经济调度模型，在CPLEX中以改进的IEEE 39节点电力网络模型和7节点天然气网络模型为例进行仿真验证，结果证明所提运行方式对于实现IES低碳经济调度有重要的借鉴作用。     

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。     

计及氢能多元利用和绿证-碳联合交易的综合能源系统优化运行

为充分利用综合能源系统的多能耦合特性和高比例新能源的特点，提出一种计及氢能精细化多元利用和绿证-碳联合交易的综合能源系统低碳经济优化调度策略。针对氢能的低碳清洁特性，建立含电解制氢、氢转电热、氢制甲烷以及热电掺氢的氢能多元利用模型，并考虑氢能利用过程中产生的余热，在氢能多元利用模型中引入热回收装置，提出氢能精细化多元利用结构；为提升新能源消纳能力以及降低系统碳排放量，分别建立碳交易机制和绿证交易机制，并针对两者之间的关联性提出绿证-碳联合交易机制；兼顾综合能源系统的经济性和环保性，建立以绿证交易成本、购能成本、碳交易成本、运行维护成本和弃风成本之和最低为目标的综合能源系统低碳经济调度模型。算例结果表明，所提模型能够提高新能源消纳能力，显著降低碳排放量，实现了能源的高效利用和综合能源系统的低碳经济运行。     

计及碳捕集和需求响应的综合能源系统低碳经济调度策略

发展综合能源系统是实现经济发展和节能减排的关键举措。首先,为提高机组的调峰能力、减少CO2的排放,将碳捕集技术引入综合能源系统,研究其对综合能源系统灵活、经济、低碳运行的作用。然后,为减轻负荷和风电峰谷波动给系统带来的压力,考虑电、热负荷的需求响应作用,实现综合能源系统的健康、可持续运行。最后,考虑能源协调与耦合作用,以最小化综合成本为目标,构建电-热综合能源系统低碳经济调度模型。算例分析的结果表明,碳捕集和需求响应的共同作用减少了系统的总运行成本和碳排放成本,从源荷双侧促进了风电的消纳,促进了电-热综合能源系统的灵活调度和低碳运行。     

考虑充放电策略的换电站与风电-碳捕集虚拟电厂的低碳经济调度

风电-碳捕集虚拟电厂与换电站均具有一定程度的低碳性能,有助于电力系统低碳化。考虑系统源荷两侧低碳配合问题,提出一种考虑充放电策略的换电站与风电-碳捕集虚拟电厂协调低碳调度方法。在源侧引入了采用综合灵活运行方式的碳捕集电厂与风电场聚合,形成风电-碳捕集虚拟电厂,在荷侧考虑了具备“源荷”双重角色的换电站,并制定充放电策略,分析二者各自在低碳运行方面的不足之处,研究二者的低碳互补问题,并建立了以系统综合成本最优为目标函数的低碳经济调度模型。最后,采用改进的IEEE 30节点系统进行仿真验证,算例结果表明所提调度模型能在提高全网风电消纳能力的同时,实现系统低碳经济运行。     

考虑源荷碳势耦合的电力系统双层低碳经济调度

针对目前低碳调度中负荷侧低碳手段单一且源荷两侧减碳方法相对独立缺乏联动的问题,在利用碳排放流引导多类型负荷需求响应模型的基础上,提出考虑利用碳势耦合源荷多降碳手段的电力系统双层低碳经济调度模型。上层模型基于阶梯碳交易市场,计算源侧的碳市场交易成本,并按照负荷分类进行针对性区域碳排约束,建立考虑源-荷碳势约束的电力系统低碳经济调度模型,求解机组初始调度方案;下层模型利用碳排放流理论,基于上层模型的调度方案计算负荷侧各节点碳势指标和碳排责任分摊量,建立负荷侧多类型需求响应模型,利用用户侧调节能力优化负荷分布进一步实现系统低碳效益。最后在考虑风电不确定性建模的前提下,基于改进的IEEE 30节点系统进行算例分析,结果表明所提调度方法能够有效促进风电消纳,降低碳排放量。     

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。     

考虑综合需求响应与“双碳”机制的综合能源系统优化运行

针对我国经济社会发展所面临的高耗能、高污染问题,综合能源系统(integrated energy system, IES)为解决能源效率和环境污染等问题提供了新的途径。同时,灵活协调系统内各设备出力是实现系统低碳经济运行的关键前提。为进一步挖掘IES在经济运行与低碳环保方面的调度潜力,提出一种IES低碳经济调度模型。首先,建立一个包含光伏、风电、燃气机组、多种储能、碳捕集与电转气等设备的IES模型,并结合电、气、热负荷能源转换间耦合关系与柔性特征,构建综合需求响应模型。其次,考虑IES加入碳交易市场,引入阶梯式碳交易成本模型,对系统碳排放量进行制约。最后,以包含购能成本、碳排放相关成本以及需求响应补偿成本的系统综合运行成本最低为优化目标,采用CPLEX软件对模型求解。采用CPLEX软件对多种运行场景仿真求解,结果表明：所提出模型可有效降低系统运行成本与碳污染排放量。     

考虑单峰分布的电热综合能源系统风险调度

不确定可再生能源并入电热综合能源系统后将引发系统运行风险,而通过合理量化风险,实现风险可控性和调度经济性平衡是电热综合能源系统风险调度的关键。依据随机风电功率的单峰分布特性构建矩模糊集并以此刻画风电功率的不确定性,同时采用分布鲁棒机会约束方法来刻画系统的运行风险,进而建立了电热综合能源系统的分布鲁棒风险调度模型。在此基础上,从风险发生概率和经济成本的角度,提出了评估不确定风电功率引发运行风险的量化指标：均值风险概率和风险调度成本。最后,以改进的巴厘岛电热综合能源系统为例进行算例分析,验证了所提模型及其风险评估指标的可行性和有效性,并给出了电热综合能源系统的最优调度决策。     

基于鲁棒模型的多站融合场景下综合能源系统全局低碳策略

多站融合场景下的综合能源系统是电网企业发挥减碳作用的重要手段。文中充分考虑经济约束、运行特性约束和安全约束,以全局碳排放比率最低为目标,根据电网企业特点,定义多站融合场景下的综合能源系统全局低碳运营模式,构建基于鲁棒模型的低碳策略模型;采用经验模态分解方法对多维历史数据进行挖掘,生成有限随机性场景,对模型进行确定性优化;采用粒子群算法进行求解,得到全局低碳策略最优解,即日间低碳运行策略。通过算例分析,证明了文中提出的方法能够为多站融合场景下的综合能源系统提供科学可行的低碳运行策略。     

计及灵活运行碳捕集电厂捕获能耗的电力系统低碳经济调度

针对碳捕集设备会产生较大捕获能耗成本的问题,采用灵活捕获运行模式调节碳捕集设备的捕获水平以降低捕获能耗成本,同时利用储液罐实现捕获能耗时移.通过需求响应削峰填谷增加负荷峰值时碳捕集设备捕获能力并提高风电利用率,从而降低捕获能耗成本和碳排放.以降低捕获能耗、提高碳捕集设备灵活性为目标,建立碳捕集电厂灵活捕获和溶剂存储模型.以系统总调度成本最小为目标,构建采用灵活运行模式的碳捕集电厂并计及需求响应的电力系统低碳经济调度模型.最后基于改进的IEEE 30节点系统对所建立的模型进行仿真,算例分析结果表明,所建模型可有效减少系统总调度成本,降低系统碳排放,提高系统风电消纳能力.     

基于一致性的综合能源系统低碳经济调度

综合能源系统(integrated energy system, IES)是解决能源损耗和环境污染问题的有效途径。为提高IES的经济性和环保性,提出了一种基于一致性的IES低碳经济调度策略。首先,在IES中引入阶梯式碳交易机制,在碳交易成本函数构造中,提出一种随着碳排区间而递增的成本系数,通过成本的非线性递增来限制碳排放量。其次,综合考虑能量传输过程中的损耗问题,构建一种结合用能需求和传输损耗的供需平衡约束条件。然后,将电、热、气供能单元的增量成本作为一致性变量,利用领导一致性算法对IES进行分布式调度,进而实现各单元的供能最优输出。最后,结合不同的实验案例验证了所提低碳经济调度策略的有效性。     

计及最恶劣场景概率和供需灵活性的综合能源系统分布鲁棒低碳优化调度

随着可再生能源渗透率的提升,其不确定性给综合能源系统(integrated energy system, IES)的经济性和鲁棒性带来了极大挑战。为了促进可再生能源消纳以及降低碳排放量,提出了一种基于数据驱动的分布鲁棒优化(distributionally robust optimization, DRO)调度策略。首先,构建了由有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)、氢燃料电池和电动汽车等构成的供需灵活响应模型,并引入阶梯碳交易机制来约束系统碳排放量。其次,为了能获取最恶劣情况下的场景概率分布,采用综合范数对风电输出场景的概率分布置信集合进行约束。然后,以在最恶劣场景概率分布下综合能源系统运行总成本最低为目标建立两阶段鲁棒优化模型,并通过列和约束生成(column and constraint generation, CCG)算法对模型进行迭代求解。最后,算例仿真结果表明了所提模型和求解方法的有效性,并分析了阶梯碳交易机制和供需灵活响应模型对提高系统灵活性和低碳经济性的影响。