基于双层主从博弈的综合能源系统多主体低碳经济运行策略

为解决综合能源系统多主体利益冲突问题的同时实现低碳运行,提出一种基于双层主从博弈的综合能源系统多主体低碳经济运行策略。首先,为降低系统碳排放,引入阶梯型碳交易和综合需求响应限制碳排放量。其次,设计由能源系统运营商配置储能的综合能源系统基本架构,提升能源系统运营商的调控能力和收益水平。然后,在充分考虑各利益主体的主动性和决策能力的前提下,建立了基于双层主从博弈的多主体低碳经济运行交互机制。其中,上层博弈以发电商为领导者,以能源系统运营商为跟随者;下层博弈以能源系统运营商为领导者,以能源生产商、负荷聚合商为跟随者。最后,通过仿真验证了所提策略能够充分发挥各主体的主动决策能力,促进各主体利益均衡,实现系统的低碳、经济运行。     

考虑低碳需求响应及主从博弈的综合能源系统低碳优化调度

随着能源绿色转型要求的不断提高,为实现综合能源系统低碳经济调度,除考虑源侧减碳策略外,需求侧减碳潜力也值得挖掘。兼顾源荷,提出一种考虑低碳需求响应及供需主从博弈的综合能源系统优化调度模型。首先,在供能侧考虑碳交易机制,采用碳排放流模型将供能侧的碳排放折算到用户侧;然后,从用户侧角度考虑碳排放问题,提出激励型低碳需求响应模型,以引导供能侧的低碳调度;其次,采用主从博弈模型形成供能侧与用户侧间的互动,得到合理、有效的激励方案,进一步挖掘用户侧减碳潜力;最后,通过算例仿真结果验证所提方法的有效性,在保证经济性的同时减少了系统碳排放量。     

含风电耦合制氢的主从博弈多区域综合能源系统协调调度策略

为解决风电消纳与隶属不同利益主体的区域综合能源系统（RIES）利益冲突的问题,提出一种考虑碳排放约束下多区域综合能源系统参与配电网动态博弈的协同调度策略。首先,计及社会环境影响,在博弈模型中限制RIES的碳排放量。其次,为兼顾区域综合能源系统和风电耦合制氢电场的经济性,建立以配电网为领导者的一主多从博弈模型,建立博弈协同优化的多主体低碳交互机制,并构建各主体的交易决策模型。最后,采用粒子群算法结合CPLEX对所提模型进行求解。仿真结果表明所提策略有效,即各主体在区域碳排放限额下可以合理调整自身运行策略,能在保证环境效益的同时提升经济收益。     

考虑多主体碳交易成本分摊的综合能源系统低碳经济调度

为解决双碳目标背景下综合能源系统中碳交易成本分摊难题及各方减排积极性不足的问题,文中提出一种基于多主体碳交易成本分摊机制的低碳经济调度策略。首先,综合考虑源荷两侧的灵活调整及响应机制,设计多主体碳交易成本分摊模型。然后,构建以能源销售商为领导者、能源供应商和负荷聚合商为跟随者的主从博弈低碳经济调度模型,领导者制定动态分时碳价,引导跟随者优化设备出力策略和能源消费策略。最后,通过仿真实验,对多个场景进行对比分析。结果表明,与单一主体承担碳交易成本的3种机制的平均值相比,采用多主体碳交易成本分摊机制后系统整体总收益提高3.71%,总成本降低11.97%,碳交易成本减少21.06%,碳排放总量下降19%。这一模型能有效实现多主体间的碳交易成本分摊,促进各主体在碳减排方面的合作,实现经济和环境效益双赢。     

基于综合需求响应和主从博弈的多微网综合能源系统优化调度策略

随着园区综合能源系统的发展,在同一配电区域往往存在多个园区微网综合能源系统,形成多微网综合能源系统或称冷热电联供多微网系统.针对含电能交互的多微网综合能源系统,提出一种基于综合需求响应和主从博弈优化调度策略.首先,建立包含可转移可中断电负荷、可转移不可中断电负荷、灵活的热负荷和冷负荷等多类型负荷的综合需求响应模型.之后...     

基于合作博弈的多园区互联综合能源系统低碳经济调度

在碳约束的背景下,多个园区级综合能源系统（park-level integrated energy system,PIES）间的能量共享有助于推动碳减排与经济发展。构建合理的碳交易机制,同时有效应对多园区系统在能源交互过程中所面临的利益冲突和可再生能源（renewable energy sources,RES）不确定性等问题是当下面临的关键挑战。为此,提出了不确定性环境下基于阶梯式碳交易机制的多园区综合能源系统低碳经济调度模型,以促进碳减排并实现多主体间的利益协调。基于态势感知技术,对系统运行面临的不确定性进行处理,以降低不确定性带来的风险;构建阶梯碳交易机制,以更好地管理多园区互联系统的碳排放总量;引入合作博弈理论表征多个园区系统间的能量交互过程,并采用Shapley值分配法来避免合作主体间的利益冲突。案例分析验证了所提模型在促进低碳目标实现、避免利益冲突以及提高系统运行灵活性方面的有效性。     

基于综合需求响应和奖惩阶梯碳交易的能源枢纽主从博弈优化调度

为了充分考虑综合能源系统的低碳性以及多能负荷响应特性的复杂性,提出了考虑综合需求响应和奖惩阶梯型碳交易机制的能源枢纽(Energy Hub, EH)主从博弈优化调度策略。首先,为有效评估多能负荷柔性特性和响应能力,将建筑热传递模型与生活热水储存模型集成到楼宇EH模型中,构建了考虑多种热量扰动因素的精细化综合需求响应模型。其次,考虑到供需双方的绿色调节能力,构建了奖惩阶梯型碳交易成本模型。并基于Stackelberg博弈理论,建立了能源枢纽运营商和用户的低碳优化模型。最后,提出了结合CPLEX工具箱的差分进化算法对所提模型进行求解。算例仿真验证了所提方法能够有效限制系统的碳排放量,充分发挥了需求侧资源的响应能力和减排潜力,实现了EH经济性和环保性的双赢。     

能源转型中我国新一代电力系统的技术特征

随着“双碳”目标的提出,多能源交互和新能源消纳的区域综合能源系统(region integrated energy system,RIES)成为研究热点。为兼顾RIES中各主体利益,文中提出一种考虑风光不确定和碳交易的RIES双层博弈优化运行策略。首先,基于多智能体技术,建立以能源销售代理商(energy sales agent,ESA)、能源运营代理商(energy operation agent,EOA)和用户代理商(energy use agent,EUA)为主体的双层多智能体系统模型;其次,针对风光出力不确定性,采用蒙特卡洛法进行随机场景生成并通过k-means聚类和同步回代消除技术进行场景削减;然后,在考虑源侧各主体运行收益、碳交易成本以及负荷侧综合需求响应基础上,搭建纵向Stackelberg博弈嵌套横向EOA非合作博弈竞价的双层博弈框架并证明Nash均衡;最后,利用改进双变异差分进化算法结合YALMIP工具箱和商业软件CPLEX在MATLAB中进行仿真分析,算例结果表明所提优化策略可有效实现各主体利益提升的同时减少弃风光率和碳排放量。

     

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。     

考虑碳-绿证交易与需求响应的综合能源系统合作博弈调度

将碳-绿证交易与综合需求响应机制进行联动,有利于优化用户用能行为并减少综合能源系统的碳排放。在此背景下,提出了将碳-绿证交易-需求响应机制与合作博弈联动的方法,并分析了合作博弈中利益分配机制引起的联盟破裂问题。首先,以各个园区为主体组成合作博弈联盟;其次,将碳交易机制、绿色证书交易、综合需求响应机制与合作博弈模型形成联动,促进综合能源系统内各个园区积极消纳联盟内可再生能源,减少碳排放量;接着为了保证合作联盟的成功,提出了一种改进的利益分配方式。最后,通过实际的算例仿真分析,将碳-绿证交易-需求响应机制与合作博弈进行联动的方法促进了综合能源系统的低碳经济运行,并通过改进的利益分配方式在稳固联盟的基础上提高了各个园区参与联盟的积极性。     

碳交易机制下计及P2G及负荷柔性特征的低碳经济调度

为降低区域综合能源系统(regional integrated energy system, RIES)的碳排放、促进可再生能源消纳、优化系统运行成本,提出了碳交易机制下计及电转气(power to gas, P2G)及负荷柔性特征的RIES低碳经济调度策略。建立了阶梯式碳交易机制,两阶段、多模块P2G及柔性电、热、冷负荷的数学模型,并将其纳入RIES优化调度的框架;综合考虑碳交易成本、运行成本、负荷响应成本及弃风/弃光惩罚成本,建立了RIES的多能量耦合、多目标协同的优化调度模型;编制了RIES能量优化调度程序,开展了多种运行方式下的算例研究。结果表明：阶梯式碳交易机制能有效地降低碳排放,碳减排成本增量及微增率可作为配置碳交易机制参数的重要依据;“EL+MR+HFC+储氢罐”的4模块、两阶段精细化模型更准确地反映了P2G的运行特性;负荷侧全要素的柔性调度能够缓解用能高峰时段的供能压力,提升系统的综合运行效益。     

考虑电-气-热需求响应和阶梯式碳交易的综合能源系统低碳经济调度

为提高综合能源系统的能源利用率,进一步限制碳排放,使其实现低碳经济运行,提出一种基于需求侧响应和阶梯式碳交易机制的综合能源系统优化调度模型。首先,在需求侧考虑多元负荷灵活的响应能力构建含有电-气-热负荷的需求响应模型。其次,运用生命周期评估方法分析综合能源系统中不同能源链的碳轨迹,精确计算系统的总碳排量。最后,在综合能源系统中引入基于生命周期评估的阶梯式碳交易机制,构建以购能成本、碳交易成本、弃风成本最小为目标的优化调度模型,并调用CPLEX工具箱对4种典型场景下的总成本进行优化计算。结果表明,在阶梯式碳交易机制下,优化目标中考虑碳交易成本,引入需求响应使总成本减少了2.58%,碳排量下降了15.71%,在提高系统运行经济性的同时大幅度降低了碳排放量。     

基于动态电-碳需求响应的综合能源系统日前多元低碳交易方法

随着电力行业碳减排任务的推进,电-碳耦合愈加紧密,为综合能源系统优化运行带来了新机遇、新挑战。根据新型电力系统多能互补、清洁低碳、安全可控、灵活高效、开放互动的基本特征,提出需求侧动态电-碳双响应的日前多级市场交易方法。首先,基于碳排放流理论,将源侧碳排放信息传递至各园区,实现差异运行方式下电力系统源-网-荷的精细化“电-碳”联动。然后,构建需求侧电-碳-绿证多元交易市场,鼓励更多主体参与市场,充分挖掘需求侧在经济、环境等方面的价值。最后,建立主网与各园区间的双层综合能源系统优化调度模型。上层主网发布动态电价与动态碳排放因子,下层需求侧的各园区生成有效的减排方案,使得源荷双侧形成有效互动,综合能源系统整体实现低碳经济运行。仿真结果表明,所提策略能够在较为精确表征碳排放的基础上,通过完善需求侧多元交易市场,深度挖掘园区的碳减排潜力,提高新能源的消纳率,有效平衡系统的经济性、安全性和低碳性。     

能源互联网技术形态与关键技术

为助力减碳控排,促进城市能源协调发展,多微能网已成为城市能源网的重要组成,随着碳交易和电力市场的发展,亟需开展多微能网优化调度策略研究。该文在含多微能网的城市综合能源系统背景下,构建了基于多决策主体交互协调机制的多微能网系统协同调度框架,提出一种考虑需求侧碳交易机制的多微能网分布式优化调度方法,分别针对主网层和微能网层建立了考虑需求侧碳交易的分布式协同调度模型,以主网成本最小化为目标,兼顾各微能网利益最大化,实现整体社会效益最大;并基于目标级联技术进行分层分布式求解,在保护各微能网信息隐私的同时,实现多微能网综合能源系统低碳经济运行。算例表明,所提方法能够有效提升多微能网能源系统利用效率和新能源消纳能力,为含多微能网城市供能系统建设提供依据。

     

碳交易机制下考虑需求响应的综合能源系统优化运行

综合能源系统是实现