考虑碳交易机制的风-火协调低碳优化调度

为了控制电力系统碳排放总量、提高风电消纳比例，提出一种风-火-碳捕集与封存（CCS）设备协调优化模型，以系统运行总成本最小作为目标函数。为调动火电机组调峰积极性、促进风电消纳，引入计及调峰主动性的火电机组深度调峰机制。并在系统中加入CCS设备与阶梯式碳交易，进一步提高系统低碳性与经济性。结果表明所提模型能有效促进风电消纳，在减小碳排放量的同时降低系统运行的成本。     

考虑源荷不确定性的风光火储系统低碳经济调度

为提高以新能源为主体的新型电力系统运行的低碳经济性和能源利用率,提出一种考虑源荷不确定性的风光火储发电系统低碳经济调度模型。将碳交易成本引入传统经济调度中,细化碳排放源;用随机机会约束处理源荷两侧不确定性;立足供给电源侧资源禀赋来改善清洁能源的波动性和消纳率。以IEEE 30节点系统进行算例分析,通过随机模拟粒子群算法对模型进行求解,结果证明所提调度模型可减少碳排放量、提升系统的经济运行、促进新能源消纳。     

基于碳交易的含燃气机组的低碳电源规划

在低碳经济背景下,引入碳交易和发展低碳能源发电成为实现电力系统低碳化发展的重要手段。由于燃气发电具有效率高、碳排放量低、调峰能力强等优点,因此将燃气机组加入到规划方案中,建立基于碳交易的低碳电源规划模型。模型以系统综合成本最小为目标,成本中包含投资运行成本和碳交易成本,同时考虑天然气供应约束、碳交易量约束等约束条件。采用离散细菌群体趋药性算法对模型进行求解,通过模型对比和灵敏性分析得出燃气机组和碳交易机制的加入可优化电源结构,促进低碳机组的投建,实现电力系统低碳减排的结论,验证了模型的有效性。     

低碳电源规划不确定性多目标鲁棒优化研究

低碳电源规划研究中,为满足电力行业日益增长的减排指标的要求,在规划期内,考虑新建风电场、火电机组和碳捕集机组及对现有火电机组配置碳捕集系统进行改造。在考虑电力、电量及碳减排量等约束条件的基础上,建立年综合成本最小及碳排放量最小的多目标模型,对规划期内每年投运机组的类型及容量进行优化。研究风电出力的不确定性对低碳电源规划的影响,建立鲁棒电源规划优化模型。采用离散细菌群体趋药性算法进行优化计算,得到满足鲁棒性的Pareto最优解。     

考虑碳排放的热电解耦机组多目标负荷优化

在“双碳”目标下,热电联产机组为实现低碳灵活运行进行热电解耦改造。以某350 MW热电联产电厂的热电解耦改造为例,建立加装电锅炉机组模型、抽汽供热机组模型、低压缸切除机组模型,研究了改造前后机组的碳排放特性以及不同解耦方式组合后机组边界,选取了其中两种方案,分别进行以碳排放最低的单目标热电负荷优化和考虑碳排放以及收益的多目标热电负荷优化。研究表明：低压缸切除机组的供热、供电碳排放强度相比抽汽供热机组更低;抽汽供热机组耦合低压缸切除机组与加装电锅炉机组在热负荷为400～800 MW时有相近的电热特性;依据外界热负荷需求选择不同解耦方式有利于机组灵活运行;双机运行时1台机组承担主要热电负荷有助于减少机组碳排放;在文中背景下调峰收益高、碳交易收益低;机组碳排放量与机组总收益呈正比;热电解耦使机组收益随碳排放量增加更稳定。     

计及碳交易和源-荷侧资源的综合能源系统低碳经济优化

“双碳”目标下,综合能源系统多种能源进行融合,对推动电力行业低碳化具有重要意义。为了进一步提高IES的环保性,该文提出一种计及碳交易和源-荷侧资源的综合能源系统低碳经济优化调度模型。首先,从源侧引入光热电站充当热电联产机组;其次,根据负荷侧电能和热能的传输性质不同,分别采用价格型需求响应和考虑供热系统热惯性和模糊性的热负荷需求响应模型;然后,通过引入阶梯式碳交易机制,构建包含P2G装置的碳排放成本模型;最后,以运行成本、碳交易成本、弃风弃光惩罚成本最小为目标函数,建立综合能源系统低碳经济优化模型;通过设置4个场景进行仿真分析,综合考虑CSP电站、综合需求响应和阶梯式碳交易机制后能够使系统外购成本、碳排放量和弃风弃光率分别减少25.65%、14.36%和21.54%,验证了所提模型的有效性。     

考虑碳排放约束的跨国电源优化规划方法

能源电力的充分共享是实现区域乃至世界范围内低碳可持续发展的关键途径。结合清洁低碳电源规划要求,提出一套考虑碳排放约束的跨国电源优化规划方法。根据各国未来能源电力宏观发展需求及碳排放目标,建立了跨国电源最优规划模型以及生产模拟仿真模型相结合的电源规划方法。跨国电源最优规划模型根据碳排放等宏观约束求解新建电源结构,应用考虑碳排放成本的生产模拟仿真模型针对求解电源结构进行模拟,统计分析化石能源机组的碳排放量指标,分析仿真指标与宏观发展目标的参数偏差,矫正跨国电源规划最优模型参数,再次求解电源规划方案。通过“生产模拟—优化规划”的迭代过程,将规划与运行有机结合,实现以满足碳排放约束且成本最小为优化目标的电源规划方案。采用所提出的方法,对南美洲3个主要国家2035年实现大规模联网后的发电系统进行了电源优化规划。     

基于条件风险价值的综合能源系统低碳运行

为了减少综合能源系统（integrated energy system，IES）运行过程中的碳排放，提出一种基于条件风险价值（conditional value at risk，CVaR）的IES低碳调度模型。首先，利用CVaR理论评估IES中不确定性带来的风险，并引入碳交易机制，将碳交易成本纳入目标函数，综合考虑各种设备的约束，建立了低碳经济调度模型；其次，采用yalmip + cplex优化软件对模型进行求解，算例验证了此模型的经济性和低碳性；最后，分析了耦合设备和储能设备容量变化对调度结果的影响，可为IES低碳运行提供参考。     

考虑梯级碳交易机制和电转气两阶段运行的综合能源系统优化

为提升综合能源系统（integrated energy system,IES）的能效水平,提出了一种考虑梯级碳交易机制和电转气（power-to-gas,P2G）两阶段运行的IES调度模型。首先引入碳捕获与封存技术（carbon capture and storage,CCS）,解决了P2G所需碳源和热电联产机组的碳排放问题;同时在传统P2G的基础上引入氢燃料电池,研究P2G两阶段运行的多重效益;最后,运用梯级碳交易机制限制碳排放。在此基础上,建立以碳交易成本、系统运行成本、新能源利用率相关成本最小为目标的优化调度模型,利用IPOPT商业求解器进行求解,通过与其他传统模型对比分析,表明所提模型的经济性、低碳性和风光消纳能力较高。     

考虑光伏不确定性的双层协同优化机组组合

为实现光伏系统高经济性、高环保性的运行,基于负荷与光伏发电的不确定性,设计了一种机组组合双层协同优化方法。第一层优化运用离散粒子群法,以系统污染排放最少为目标,求解最优机组启停状态问题;第二层优化运用改进粒子群法,以系统运行成本最小为目标,求解最优机组出力的问题。在机组组合问题上引入需求响应与光伏发电等手段,并考虑到用户负荷与需求侧的波动特性,建立了不确定性模型。以10机组系统为对象,通过MATLAB仿真验证表明,文章所提出的机组组合模型与优化方法能够使系统在允许存在预测误差的前提下,实现经济环保的运行。     

考虑碳交易机制的源-荷-储协整优化模型

为了增加新能源的利用率，减小碳排放，提出一种考虑碳交易机制的源-荷-储协整优化方法。首先建立阶梯式碳交易成本模型，分析碳交易机制提高新能源消纳的原理；然后在优化阶段建立考虑源-荷-储时序相关特性的协整约束，搭建含碳交易机制以系统运行成本最小为目标的源-荷-储优化协整模型。最后通过仿真算例分析表明：考虑碳交易机制的源-荷-储协整优化能得到常规机组出力平稳、新能源利用率最高、系统运行成本最低的运行方式，验证了所提优化方法的有效性。     

基于阶梯型碳交易机制的综合能源系统低碳经济调度

为实现综合能源系统的经济低碳运行,提出了计及阶梯型碳交易机制的综合能源系统优化模型,首先以系统全年运行维护成本和投资成本最小为目标,建立了考虑多元负荷需求的综合能源系统容量优化模型,其次基于k-means聚类方法及平均值法选取典型日冷热负荷,最后以系统运行维护成本以及碳交易成本最小为目标,分析不同基准碳价对系统运行方式、碳排放量以及经济性的影响,并以典型日进行详细分析。结果表明：将阶梯型碳交易机制引入综合能源系统可以有效降低碳排放量并提高系统的经济性,尤其对于供热季,能以较低基准碳价对系统产生显著影响。     

基于碳交易与碳捕捉均衡成本的风光火储系统低碳调度技术

随着“双碳”目标的进一步应用与落地,多发电方式下的电力系统低碳运行问题逐渐与碳交易市场、低碳调度策略进行深度耦合,其本质上是考虑能源、社会、技术交互的综合电力优化调度控制问题。文章通过分析多能互补系统的多时间尺度调度机制,以系统的运行与碳交易成本作为优化目标,考虑电源侧、电网侧与储能侧的实时运行约束,构建了考虑碳交易与碳捕捉成本均衡的电网低碳调度模型。基于非支配排序遗传算法对机组的出力策略进行日前优化,达到运行成本、碳交易成本与碳捕捉成本的最优平衡。最后通过风光火储电网的实际算例,验证了算法的有效性。     

基于PEMFC-P2G与风光不确定的综合能源系统优化调度

以氢气为主要燃料的质子交换膜燃料电池是一种良好的清洁能源利用介质,为应对“双碳目标”的挑战,提出基于质子交换膜燃料电池与电转气（P2G）混合储能并考虑系统中风电、光伏出力不确定性因素的综合能源系统模型。首先,对膜燃料电池进行精细化建模分析;其次,对风电、光伏等新能源采取基于小波变换-神经网络的短期预测;最后,建立包含设备运行维护成本、实时电价政策的外购能源等经济成本以及碳惩罚成本的最小优化目标的混合整数线性规划模型,且以系统安全稳定运行为约束。某园区的算例分析结果表明,所提出的考虑新能源出力与PEMFC-P2G混合储能优化模型能有效降低运行成本、减少碳排放,具有良好的经济性与环保性。     

基于启停电锅炉与储热装置协调供热的风电消纳低碳经济调度

为解耦热电厂中热电机组"以热定电"的刚性约束,提高风电消纳能力,降低碳排放成本,研究启停电锅炉与储热装置协调供热策略,建立基于启停电锅炉与储热装置协调供热的风电消纳低碳经济调度模型。该模型以经济环境成本最低为目标,引入碳排放成本参数,考虑热电机组热电耦合约束,热、电平衡以及机组爬坡等约束。算例对4种供热方式下系统的风电消纳水平,煤耗成本以及碳排放成本进行分析。算例结果验证所提模型有效性与准确性。     

考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略

为减少电力行业发电过程中碳排放对环境的污染、提升风电消纳比例,文章提出了综合考虑储能及碳交易成本的电热联合系统优化调度策略。首先,在分析系统产生弃风原因的基础上,对引入电储能提升系统灵活性进而促进风电消纳的机理进行研究;其次,分析碳交易机制对电热联合系统的影响并建立碳交易成本模型;然后,构建以总成本最低为目标的优化调度模型,综合考虑火电、热电机组运行成本、风电运行维护成本及弃风惩罚费用、储能装置运行成本、碳交易成本及系统各单元约束;在保证系统安全可靠的基础上采用Yalmip/Gurobi对所建模型进行求解;最后,通过算例对比分析,验证了碳交易对电热联合系统能源结构的优化作用,以及在碳交易下,储能的参与对于进一步提升系统新能源利用率和经济环境效益的有效性。     

基于类电磁机制算法的综合能源系统多目标优化调度

针对综合能源系统低碳经济调度的优化问题,引入P2G设备提升系统的弃风消纳空间与低碳经济性,以运行成本与碳排放量为优化目标,建立含多种供能设备的综合能源系统多目标优化调度模型。模型的求解采用改进的类电磁机制算法,针对综合能源系统调度问题约束较为复杂,算法易陷入局部最优的问题,引入立方混沌初始化、差分进化策略和自适应权重因子,增强了算法的全局搜索能力与收敛性。结果表明,提出的IELM算法在全局最优解方面、收敛效率方面和操作适应性具有明显优势,P2G装置能有效提升系统的弃风消纳率与低碳经济成本。     

基于综合需求响应和奖惩阶梯型碳交易的综合能源系统优化调度北大核心CSCD

随着能源需求急剧上升及环境污染日益严重,安全高效、低碳清洁的能源形式已成为能源发展的主流方向,而综合能源系统是降低环境污染排放、提高能源利用效率的有效途径之一。为了实现综合能源系统经济、低碳运行,本工作提出一种基于奖惩阶梯型碳交易机制和综合需求响应策略的综合能源系统低碳优化调度策略。首先,针对多元负荷的柔性特性和可调度价值,提出了考虑冷-热-电多元负荷的综合需求响应模型,并在此基础上,提出了响应补偿机制;其次,针对可再生能源的不确定性,采用拉丁超立方抽样法结合Kantorovich场景削减法生成光伏、风电和负荷的预测出力典型场景,并在优化调度模型中引入奖惩阶梯型碳交易成本,建立了以系统运行成本、响应补偿成本以及阶梯型碳交易成本之和最低的优化目标函数。最后,采用CPLEX工具箱对所提模型进行求解。算例仿真设置了不同场景,分析了综合需求响应策略和奖惩阶梯型碳交易机制对综合能源系统运行优化、节能减排的影响,验证了所建立的模型和策略能有效兼顾系统的经济、环境效益。     

考虑碳排效益的含可再生能源柔性配电网自适应鲁棒优化运行策略

为了提高可再生能源的消纳水平、降低碳排放量、提高配电网的运行经济性,文章提出了一种考虑碳排效益的含可再生能源柔性配电网自适应两阶段鲁棒优化运行策略。首先,结合绿证-阶梯碳交易机制,考虑配电网运行成本与绿色能源交易成本,并基于风光出力的不确定性,建立了考虑最恶劣场景下的两阶段鲁棒优化运行模型,在此基础上,结合线性化手段将非线性模型转化成混合整数二阶锥规划;其次,利用自适应不确定算子合理调节系统的鲁棒性,采用高效的列与约束生成(Column and Constraint Generation, C&CG)算法进行求解;最后,在IEEE-33节点系统中进行算例分析。结果表明,所提策略不仅可以有效提高柔性配电网系统应对不确定性的能力,而且在实现系统经济性的同时兼顾了环保性,有助于柔性配电网多维协调发展。     

含电转气的电—气综合能源系统低碳经济调度策略

为优化用能效率和发展低碳电力,采用综合能源系统(IES)模式耦合电力网络和天然气网络,通过电转气(P2G)技术形成电—气—电能量闭环流动,提升电力与天然气网络间的强耦合性和IES整体供能稳定性。兼顾电—气综合能源系统的经济性与低碳性,引入碳排放机制构建IES低碳经济调度模型,首先详细阐述了IES模型架构、电转气技术、碳排放交易机制等基本理论,并对天然气网络进行建模,然后采用多场景法考虑风电出力波动,以经济成本和碳交易成本最小为优化目标,构建综合能源系统新型低碳经济优化调度模型,最后通过算例对比分析了4种不同调度方案,验证了所提模型的有效性和合理性。