考虑阶梯式碳交易的电-气-热综合能源系统低碳经济调度

针对如何实现系统低碳经济调度的问题,将阶梯式碳交易引入电-气-热综合能源系统低碳经济调度模型中,综合考虑系统的低碳性和经济性.首先,分析传统碳交易机制和阶梯式碳交易机制的区别,并说明阶梯式碳交易机制的合理性.然后,建立含电转气和燃气机组的电-气-热综合能源系统模型,并在模型中引入碳交易机制,比较不同碳交易机制下系统的低碳性和经济性.最后,基于改进的IEEE 30节点电网模型、6节点热网模型、7节点气网模型的系统,利用CPLEX软件对此系统进行仿真,验证所提的阶梯式碳交易机制对降低系统碳排放的有效性,从而为综合能源系统低碳调度运行提供参考.     

基于碳交易的电-热-气综合能源系统低碳经济调度

在能源互联网和低碳电力的背景下,综合能源系统成为节能减排的重要载体。基于能源集线器模型搭建了包含电转气和燃气轮机的电—热—气联供综合能源系统架构;将碳交易机制引入系统的调度模型中,构建了分碳排量区间计算碳交易成本的阶梯型计算模型;综合考虑碳交易成本和外购能源成本,建立了适用于电—热—气联供系统的低碳经济调度模型。通过对比分析3种调度模型的调度结果,验证了所提模型在兼顾系统低碳性和经济性方面的有效性。最后,分析了碳交易价格和耦合元件容量对调度结果的影响。     

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。     

基于改进TD3算法的综合能源系统低碳经济调度

在用传统调度方法进行综合能源系统低碳经济调度时会面临数据维数高、建模难度大等困难。虽然用基于数据驱动自适应挖掘物理模型的深度强化学习算法有希望克服这些困难,且其中确定性策略梯度算法尤其适用于连续决策变量问题的求解,但该算法在实际应用时存在训练效率普遍较低的问题。对此,提出了一种基于改进双延迟深度确定性策略梯度算法的调度决策模型。首先基于综合能源系统低碳经济调度特性建立序贯马尔可夫决策过程模型;进而应用改进双延迟深度确定性策略梯度算法构建并训练神经网络,避免过估计并提高网络输出稳定性。同时,为提升网络训练效率,以求和树对训练过程中的历史经验数据进行存储和经验回放采样。实验结果表明,所提方法能对综合能源系统低碳经济调度问题进行有效求解,且比传统强化学习算法表现更优。     

综合能源系统低碳经济优化调度研究

为实现碳中和目标,应大力发展清洁能源,需要建设综合能源系统(integrated energy system, IES)并对其进行优化。首先提出了一种IES低碳经济运行策略。该策略关注碳交易市场,并引入阶梯式碳交易机制,以促使IES更有效地控制碳排放;其次提出了一种基于电解槽、甲烷反应器和氢燃料电池的电转气(power-to-gas, P2G)过程。这种新方法可有效提高氢能利用率,降低运行成本;最后,还提出了供需灵活侧双响应机制。在供应侧,通过热电比可调的热电联产来提高能源利用率。在需求侧,提出电、热、气负荷均具备时间维度上需求响应的同时,还具备可替代性。通过这一机制,能够进一步提升IES环保性和可行性。     

考虑碳交易的区域综合能源系统经济调度研究

由电力、天然气、热力等多类型能源组合而成的区域综合能源系统能够对电力系统、天然气系统、供热系统及可再生能源等进行统一管理与调度,提高能源利用效率,具有巨大潜力。构建了以系统成本最小为目标函数,含光伏、风电、微型燃气轮机、储能设备、配电网等联合供电、供热/冷的区域综合能源系统经济调度模型,并在模型中考虑了碳交易问题。针对可再生能源及负荷预测的不确定性,将预测误差表示为服从均值为零的正态分布。运用布谷鸟搜索算法对4种情况分别求解,通过对比分析发现,所建立的模型在满足区域综合能源系统经济性要求的同时,能在一定程度上降低碳排放量。     

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。     

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。     

低碳矿区综合能源系统经济运行优化研究

针对煤矿开采过程中碳排放量高以及乏风、瓦斯、矿井涌水等伴生能源得不到及时有效利用的问题,提出一种低碳经济运行的矿区综合能源系统(coal mine integrated energy system, CMIES)。首先,为使矿区伴生能源得到充分利用,搭建了一个包含燃气轮机、乏风氧化发电单元、水源热泵等设备的CMIES模型。其次,为降低矿区碳排放量,在CMIES中加入光伏、风电、电转气与氢燃料电池等设备。同时,引入阶梯式碳交易机制与绿色证书交易机制(green certificate trading, GCT),通过“双机制”模型来约束系统碳排放、激励新能源设备出力。最后,调用CPLEX商业求解器,以购能成本、新能源设备运行成本、碳排放成本最小为目标函数进行求解。结果表明：优化后的CMIES碳排放量显著降低,运行成本大幅减少。     

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。     

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。     

基于CVaR理论的综合能源系统经济优化调度

为解决综合能源系统(IES)中供需双侧不确定因素对运行调度带来的风险问题,将CVaR理论引入IES运行调度问题,提出一种计及风、光出力和电、热负荷不确定性的IES经济调度模型。该模型以IES运行风险费用最小为目标函数,综合考虑电力网络、天然气管网、热力管网以及机组出力等多种约束条件。运用双层优化的思想将上述模型进行转化,采用快速粒子群优化算法和内点法进行求解。通过算例分析置信水平、多能流约束和单位功率调整费用对运行费用的影响,验证了CVaR理论在IES经济调度中的有效性。     

考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度

为了保护综合能源系统中不同运营主体的信息隐私,权衡系统运行低碳性和经济性,解决天然气网络鲁棒模型难以求解的问题,提出了考虑碳-绿证耦合机制的电-气-热综合能源系统分布式鲁棒低碳经济调度方法。考虑天然气网络和热力网络的动态特性、碳-绿证耦合机制,构建综合能源系统动态低碳经济调度模型;为了保护各网络运营商的数据隐私,根据能量耦合关系对综合能源系统解耦,建立电-气-热网络的分布式协同优化模型;在此基础上,考虑风电出力和多能负荷的不确定性,提出基于一致性交替方向乘子法的分布式鲁棒优化框架,并利用二阶锥对偶理论与交替优化方法实现含二阶锥约束和二元变量的鲁棒子问题求解。以修改的IEEE 39节点电力网络、比利时20节点天然气网络和15节点热力网络为算例进行仿真分析,验证所提方法能够在源荷不确定性条件下实现综合能源系统各网络分散自治运行,同时兼顾系统运行的低碳性和经济性。     

考虑供需双侧响应和碳交易的氢能综合能源系统鲁棒调度

双碳”背景下,为促进可再生能源消纳,约束园区碳排放和应对可再生能源的随机性,构建了含可逆固体氧化物电池(reversible solid oxide cell, RSOC)的园区氢能综合能源系统,并提出考虑供需双侧响应、阶梯碳交易机制和可再生能源出力不确定的鲁棒调度模型。首先,采用RSOC和储氢罐消纳可再生能源富余出力。其次,引入有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)余热发电和综合需求响应构成供需双侧响应优化热电运行。然后,通过鲁棒优化理论处理可再生能源的不确定性。接着以系统购能成本、碳交易成本、弃风光惩罚成本和需求响应成本之和最小为目标构建鲁棒调度模型,并采用CPLEX求解。最后通过算例仿真结果验证了模型的有效性。     

基于改进两阶段鲁棒优化的区域综合能源系统经济调度

针对光伏出力及负荷的不确定性对系统日前经济调度和实时运行的影响,提出了一种以期望场景下最优,任意场景下可行的改进两阶段鲁棒优化方法,解决经典两阶段鲁棒优化存在的保守性问题。建立一种考虑可再生能源和负荷波动的区域综合能源系统改进两阶段鲁棒优化经济调度模型,通过列约束生成算法将目标函数分解为主问题和子问题进行反复迭代求解。模型第一阶段(主问题)以日前经济调度成本为目标函数,制定出包含系统设备出力、天然气供气计划的日前调度方案。在此基础上,第二阶段(子问题)以实时运行下调整成本为目标函数,通过调整设备出力应对系统中不确定波动。最后,以冬季某区域综合能源系统进行算例仿真,验证模型的有效性。#$NL关键词：区域综合能源系统;不确定性;改进鲁棒优化;经济调度     

计及电-气-热-氢需求响应的综合能源系统多时间尺度低碳运行优化策略

为更好地促进综合能源系统（IES）的低碳经济运行,提升多时间尺度运行优化管理水平,提出了一种考虑电-气-热-氢需求响应与阶梯式碳排放费用机制的多时间尺度低碳运行优化策略。综合考虑阶梯式碳排放费用机制,关注电、气、热之外的氢负荷需求,通过优化耦合设备中的燃气轮机热电比的可调性,建立了日前-日内滚动-实时三阶段的多时间尺度优化模型。以IES整体运行成本、碳排放费用成本、弃风弃光成本最小为经济目标,并将原非线性问题转化为混合整数线性问题,调用Gurobi求解器求解。通过仿真对比分析各类情形下的优化结果,验证了所提策略在促进低碳运行、发挥系统设备灵活性与促进清洁能源消纳方面的有效性。     

考虑灵活爬坡产品的能源枢纽低碳经济调度

在碳达峰、碳中和与能源互联网背景下,能源枢纽成为碳减排的重要环节。随着能源枢纽中可再生能源渗透率不断提高,对能源枢纽爬坡能力提出了挑战。对此,提出了考虑灵活爬坡产品（FRP）的能源枢纽调度模型;将碳交易机制引入调度模型中,基于碳排放权配额与碳交易价格建立考虑FRP的能源枢纽低碳经济调度模型。针对低碳经济调度模型中碳排量不确定性问题,采用信息间隙决策理论（IGDT）来模拟碳排量不确定性,建立考虑FRP的能源枢纽IGDT低碳经济调度模型。最后,通过IEEE 34节点系统的算例分析,验证了所提模型的有效性,同时研究了碳交易价格、FRP价格、预期部署概率、模型规避系数对调度结果的影响。     

基于运行成本的园区综合能源系统优化调度

能源消耗密集型企业的聚集使得园区内部能源消费成本极高,且增加了电网运行稳定的不确定性,因此统筹配置新型能量转换设备的综合能源系统应运而生。文章提出综合能源系统的运行模式框图,并针对各设备的运行特性建立出力模型,以园区日运行成本最低为目标构建优化函数,并以各设备的额定运行状态为约束条件。基于改进蚱蜢优化算法的寻优结果显示配置了综合能源系统的工业园区在用能成本上有较大幅度的下降,且增加了对风光的消纳能力,具有较好的经济和环保效益。最后,将优化前后各部分运行成本进行对比,验证了文中所提方法的有效性和可靠性。     

计及用户行为的电—气—热综合能源系统日前经济调度

针对电转气(P2G)设备接入的综合能源系统电、热负荷比例受到用户行为影响的问题,构建了计及用户行为的电—气—热综合能源系统两阶段日前经济调度模型。该模型以各时段实际预测负荷与目标负荷偏差之和最小和日负荷整体波动性最小为第一阶段优化目标,应用CPLEX求解器确定负荷响应下的电热负荷曲线;基于第一阶段确定的负荷,以系统综合采购费用最低为第二阶段优化目标,利用人群搜索者优化算法对该非线性优化问题进行求解。仿真算例设置了4个场景,对P2G、储能设备接入容量大小与系统经济性间的关系进行了定量和定性分析,验证了所提模型在风电消纳、系统经济运行方面的有效性。