基于区块链的绿电追踪认证协同共享关键技术初探

随着电力市场改革深入推进,绿色理念逐步深入人心。绿电交易促进可再生能源充分消纳,促进各行各业绿色电力消费。以图计算及区块链技术为基础,通过研究绿电追踪机理模型,针对绿电交易网络的电碳耦合特征,构建出电碳耦合与认证协同技术支撑体系。通过分时分区市场碳强度计算,实现对绿电产生、传输、消费等全过程关键数据可信认证与高效共享,实现绿电交易过程的溯源追踪及数据可信认证,基于分析结果实现绿电追踪及要素数据数据的可视化展示。最后,探讨了考虑区块链的绿电追踪认证协同共享关键技术应用业务场景,为各方市场主体提供数据共享、激励效益与理论参考价值。     

促进环境价值实现的绿电双账户管理机制及可信交易方法

在电力系统低碳化转型的背景下,全国绿色电力交易的启动为绿色电力环境价值实现提供了充分的市场化手段。随着各类交易主体的大规模引入以及用户侧多样化的绿电需求,当前的绿电交易机制在提升灵活性和认证可信度方面需要进一步深入研究,亟须优化机制设计以满足海量主体的精细化交易需求与合理价值分配方式。为此,文中提出基于区块链技术的绿电交易双账户机制。首先,通过设置交易账户与消纳账户的双账户管理机制,分别记录绿色属性的流通与消纳凭证的生成;其次,结合绿色属性流通过程进行“证电协同”的交易方式设计,实现绿电交易与绿证交易的有效衔接;最后,从区块链技术的角度对绿电交易进行规则合约撰写、交易各流程事后查证和消纳凭证区块存证,并对交易主体进行历史履约率评价,从而降低市场运营风险。算例实验表明,该机制能够有效提升绿电交易的灵活度与可信度,并在一定程度上缓解可再生能源补贴压力。     

电力多元转换(Power-to-X):技术路径、应用与挑战

碳中和目标驱动下,新能源装机比重迅速提升,但其随机性与波动性将给电力系统消纳和安全运行带来巨大挑战。电力多元转换(Power-to-X)可以将可再生能源发电转换为其他各类绿色燃料,利用化学能实现对电能的吸收、储存和运输,为电力系统电能储存和利用提供了新思路;同时,通过电力多元转换,也加强了各种能源形式的耦合,降低了不同领域的碳排放,对推进我国绿色低碳转型具有重要意义。该文着重介绍了Power-to-X涉及的各个关键环节,包括电解制储氢、碳捕集以及绿氢转换的技术发展现状;重点比较了4类典型Power-to-X路径——电转甲烷、电转甲醇、电转醚类和电转氨的技术流程;此外,该文针对当前国内外Power-to-X实施情况,具体介绍了各类示范项目的应用进展;进一步地,该文从能效、碳源以及制氢技术等方面出发,剖析了Power-to-X发展面临的主要问题与挑战;最后,针对当前问题,该文提出了相应应对措施,并对Power-to-X的未来发展进行了展望。     

基于潮流及短路计算的电力系统Ward等值实现方法

对电力系统进行电磁暂态计算,需搭建原系统的等值模型。在电力市场环境下,由于商业机密,相关从业人员可能不具有电力系统外部网络信息,或不具备对大型电力系统进行等值的软件模块,这给工程计算带来了困难。针对这一问题,提出一种基于潮流和短路计算的电力系统Ward等值实现方法。首先将内部网络流向边界节点的电流作为边界节点的等效注入电流,进而对边界节点进行短路电流计算,获得相应的短路电流和节点电压,最后通过节点电压方程求解等值系统参数。理论和实际系统算例分析表明,该方法具有极高的准确性。     

基于线性潮流的新能源电力系统时序生产模拟技术

随着电力系统中新能源占比的不断攀升,为了准确评估地区电网新能源消纳能力,提出了基于线性潮流的电力系统时序生产模拟技术,在传统时序生产模拟模型基础上,进一步考虑线性化后的输电网潮流约束,同时采取电力时序生产模拟与线性潮流计算的迭代关联法对模型进行求解。最后以改进的IEEE 30节点系统作为算例,进行新能源消纳分析,结果验证了模型的可行性和有效性。     

基于新能源消纳边际贡献的用户绿电份额评估方法

提升新能源消纳能力是新型电力系统最重要的目标。从需求侧入手,有待研究一种用户绿电份额的评估方法,进而引导激励广大用户更多地消费绿电。为此,提出基于用户时序用电曲线对新能源消纳边际贡献的绿电份额评估方法。首先,基于与用电量级无关的负荷轮廓线形状定义并推导了新能源消纳边际贡献指标;其次,分别考虑纯负荷类用户和具有可调负荷、储能及分布式能源的产消者园区用户,基于边际贡献指标提出了绿电份额评估方法;最后,构造多种不同类型的用户进行绿电份额的评估,并通过算例验证了绿电份额评估方法的合理性。结果表明,园区用户可通过提高净负荷形状与系统新能源发电趋势的相似度、消纳本地新能源、合理优化可调负荷与储能运行方式等提升园区绿电份额,进而提升全网新能源消纳能力。     

基于潮流追踪的用户碳排放水平计算与评估方法

新型电力系统用户侧泛在资源分布零散、数量多、容量小以及随机性大的特点,给用户侧精细化碳排放计算造成了困难。为了准确衡量与评估电力系统中用户碳排放水平,首先通过潮流追踪方法分析了电力系统各节点潮流的来源,确定了各节点的间接碳排放责任;然后依照比例共享原则结合不同来源的碳排放强度得到了电力系统碳流分布情况;最后通过提出的负荷侧各项电力碳排放指标,评估了不同节点的清洁程度从而引导用户更多地使用清洁能源以降低自身碳排放。并采用实际电力系统数据进行算例验证,验证了所提方法的合理性与可用性。     

面向减排贡献的电碳解耦分摊离散分析理论及计算方法

厘清碳排放权责，建立面向零碳演化的碳排放分析理论和方法体系是电力系统低碳化转型的基础。已有碳排放分析方法侧重于对负荷碳责任的分摊，该文从负荷对新能源消纳贡献角度出发，提出1种面向减排贡献的电碳解耦分摊离散分析理论及计算方法。首先，以提升源荷时序特征的一致性，促进新能源消纳为目标，将碳排放从单时间断面连续分摊扩展到多连续时间断面综合评价，建立适用于多时段、面向过程、实时评价的电碳分摊离散分析基础理论；其次，考虑时段内电源和负荷的时空耦合特性，提出计及新能源消纳贡献的碳排放责任评价机制；最后，基于评价机制建立电碳离散分摊模型，提出潮流与碳流解耦计算方法，实现对碳排放的高效溯源、支路/节点电碳流率的快速求解。算例结果表明，所提出的离散分析理论和计算方法能够实现整体和各环节的碳平衡，具备可行性。此外，与已有分摊方法对比，负荷节点可以在不降低用电总量的条件下，通过用电时序的优化实现减排，促进新能源消纳，验证了方法的合理性和优越性。     

面向网络节点的新能源高占比系统消纳阻力精细化评估

随着新能源装机容量的不断提升,新能源高占比系统弃风弃光问题严峻,开展新能源消纳问题研究,精确定位新能源消纳阻力对提升新能源消纳措施的制定有重要意义。文中提出一种面向网络节点的电力系统新能源消纳阻力精细化评估方法。首先,基于潮流追踪算法将网络节点潮流划分为常规机组注入、新能源注入和负荷流出三部分;其次,从网络节点角度建立调峰、调频及节点电压偏差约束与新能源消纳的数学关系模型,计及三者耦合关系分析网络节点弃电情况;然后,构建基于网络节点的新能源消纳阻力评估模型并求解,定位系统中新能源消纳的关键节点,明确各节点新能源消纳制约因素并量化新能源消纳阻力;最后,基于改进IEEE 39节点系统设计算例,验证了评估方法的有效性。所提评估方法可为电力部门采取措施以提升新能源消纳提供依据。     

重负荷状态下电力网络方程无解的最优调整策略

研究电力系统潮流无解情况下的节点负荷最优调整策略对于电力系统稳定性分析非常重要。建立以节点电压和支路电流为变量的混合电力网络方程,得到以支路电流表示的节点电压的表达式和潮流无解的边界条件。以节点负荷调整量最小为优化目标得到Kuhn-Tucker条件,形成扩展的用于迭代计算的方程组,求解该方程即可得到给定条件下负荷最近的调整方向和最小的调整量值。仿真计算表明,所提方法是正确和有效的。     

考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同运行优化

针对相邻国家能源市场机制不同、多边协同调度难度大等问题,提出一种考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同运行优化方法。根据不同国家综合能源系统所处位置,提出考虑热网、电网损耗的跨境综合能源系统模型。在充分考虑跨境能量流动与转化的基础上,引入跨境绿证、碳交易,建立考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同优化模型。基于所建模型的仿真结果分析表明,在跨境综合能源系统中引入碳、绿证交易可减少不同国家的综合能源系统运行成本,同时提高能源优化配置与可再生能源消纳量。     

计及碳市场和绿证市场的配电网投资效益动态评估

随着碳排放权交易机制和绿证交易机制的持续完善,配电网投资效益评估需综合考虑电力市场与碳市场及绿证市场间的交互影响。建立电-碳-绿证市场协同运营架构,剖析碳市场、绿证市场对配电网投资决策的因果反馈关系。从发购电、碳排放权交易、绿证交易、可再生能源消纳责任权重和投资效益5个层面搭建系统动力学子模块,提出计及碳市场和绿证市场耦合关系的配电网投资效益动态评估模型。算例仿真结果表明,所提模型在提高配电网投资效益的同时可减少碳排放以及提高可再生能源消纳责任权重。     

考虑源荷两侧不确定性的含风电电力系统低碳调度

大规模风电并网是实现电力低碳环保发展的必然趋势,而风电与负荷的随机波动性对系统的影响不容忽视。提出一种考虑模糊机会约束的低碳型经济调度模型,同时计及源荷两侧不确定性对含风电电力系统低碳调度的影响。将阶梯型的碳交易成本引入目标函数中,旨在降低系统碳排放量,提高系统风电消纳量。针对风电并网后系统的不确定因素,引入模糊机会约束,将确定性约束松弛为含有模糊变量的系统约束,利用梯形模糊参数将其清晰化处理,并通过CPLEX对模型进行求解。算例分析表明所提模型可有效提高风电消纳水平以及降低碳排放。     

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。     

参与多元耦合市场的电-气综合能源系统低碳经济调度

为进一步提升综合能源系统（IES）绿电消纳水平,减少CO2排放量及降低系统运行成本,提出一种计及绿证交易与碳交易交互机制下的IES低碳经济调度模型及其求解方法。首先,对传统阶梯式碳交易机制进行改进,并根据绿色证书碳减排原理,提出一种绿证-碳交易交互机制,即通过冗余绿色证书联动碳交易与绿证交易的耦合市场机制;然后,以系统总成本最小为目标,结合低碳技术,构建绿证-碳交易交互机制下计及碳捕集、利用与封存（CCUS）技术的电-气互联综合能源系统优化调度模型;最后,以IEEE39节点电网、比利时20节点气网构成的电-气互联综合能源系统为例进行仿真研究,结果表明所提方法在提高风电消纳的同时,可显著减少CO2排放。     

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.     

考虑风电消纳多向量流系统的遗传优化方法

随着全球能源短缺问题的加剧,风电的大规模消纳显得十分重要。为了克服风电大规模消纳困难的问题,提出一种多矢量储氢发电系统的遗传优化方法。分别研究分析风力风电、氢储能系统、储气罐中的等效荷电状态的数学模型,建立以风电本地消纳最大化为目标的联合优化模型,结合多种约束条件,通过遗传算法实现能量流最优解的求取。以东北某地区的实际测量数据为基础,进行了案例分析。通过对系统在运行过程中的风电消纳效果进行比较,验证了所提方法能够有效减少交互电量,实现了风电本地消纳最大化。     

城市绿色电力战略环境评价指标体系

对于城市绿色电力（绿电）动力,目前还没有较系统的评价体系,为促进城市绿电的有序快速发展,进行了与之相关的指标体系研究,首次将战略环境评价的DPSIR框架模型用于评价城市绿电动力。介绍了DPSIR框架模型的内涵及内部各要素间关系,建立了模糊互补判断矩阵,并将模糊互补矩阵改造成模糊一致矩阵。在应用模糊层次分析法（FAHP）确定各影响因素权重的基础上,构建了1套较完备的、可操作的城市绿电动力指标评价体系。用此评价体系分析了某城市绿电指标体系,得到如下结果：可再生能源份额、可再生能源产业发展及绿电市场供应力对该城市绿电动力影响的重要程度分别为最高、次高和较高。     

发达国家绿色电力推广的部分措施及启示

研究了美国、荷兰、丹麦、德国等发达国家绿色电力的推广情况,对其如何通过市场杠杆的调节作用推动绿色电力市场交易与技术进步进行了分析,对我国绿色电力发展提出相关建议。     

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。