考虑双层奖惩型碳交易机制的源网荷分布协同低碳经济调度

在“双碳”目标下,设计合理的碳交易机制使源网荷共同参与碳市场,对节能减排具有重要意义。在此背景下,提出了考虑双层奖惩型碳交易机制的源网荷分布协同低碳经济调度策略。首先,建立双层奖惩型碳交易机制下综合能源供应商-园区协同的低碳调度模型,综合能源供应商直接参与外部奖惩型阶梯碳交易市场,园区通过向综合能源供应商支付碳费用或获取碳收益间接参与碳市场,从而激发各主体积极参与节能减排。其次,建立奖惩型阶梯碳价格模型,并提出奖惩型阶梯碳价格机制下综合能源供应商-多园区的碳成本/收益分摊方法,保证了碳成本/收益分摊的有效性与合理性。再次,分别构建综合能源供应商与多园区低碳调度模型,并基于纳什协商刻画园区间的合作博弈,通过各园区间功率互济降低碳排放并提高社会效益。然后,提出了基于自适应调节机制的嵌套交替方向乘子法的双层分布式求解方法。最后,以IEEE 14节点配电网与12线路热管网组成的源网荷综合能源系统为例,验证了所提模型和方法的有效性。     

双碳目标下园区综合能源系统长周期多阶段经济规划

为实现双碳目标,本文提出一种计及需求响应及碳交易机制的园区综合能源系统长周期多阶段规划模型。首先,分析建设时序、需求响应和碳交易价格对系统容量配置及运行成本的影响;其次,设置不同的碳达峰时间并引入碳捕集装置,探究园区综合能源系统达峰后的状态特点;最后,分析了长期规划中电价、气价、光伏成本、储能成本、碳交易价格对系统碳排放和总成本的敏感性。结果表明,考虑建设时序、需求响应及碳交易机制可以改变设备容量并不同程度减小系统的总成本和碳排放,且电价对于系统的总成本和碳排放最为敏感。由于负荷的逐年增长,碳排放总体上呈增长趋势,因此需要借助碳捕集等技术助力“双碳”达成。     

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。     

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。     

考虑碳交易的造纸综合能源系统用能优化策略

造纸工业园区作为典型的综合能源消费场景,其内部耦合了多种能源进行联合供应。通过优化工业园区综合能源系统运行,不仅可降低造纸工业用户自身用能成本,同时也可缓解电网供电压力,降低社会碳排放。基于此,提出了考虑碳交易的造纸工业园区生产全流程用能优化模型。首先,针对造纸生产过程中严格的工艺顺序,建立了生产并行模型以及能耗模型,并对整个造纸工业园区的能源单元进行建模。然后,引入阶梯碳交易机制,以园区运行成本与碳交易成本之和为优化目标,建立了造纸工业园区生产全流程用能优化模型。最后,以浙江某地造纸工业园区进行算例仿真,并以不同场景进行对比分析。算例仿真验证了用能优化模型的经济性和低碳性,所求策略可为造纸工业的节能减排提供技术支撑。     

基于园区IES购电方案优化的低碳运行模型

由于长期处于粗放型的规划建设与运行管理模式，工业园区的能耗普遍偏高，二氧化碳排目前排放量已超过全国总排放量的30%，因此工业园区减碳迫在眉睫。为此，首先建立了考虑风机、光伏、储能、碳捕集、热电联产等环节的冷热电联供的园区级综合能源系统模型，利用生命周期法辅助计量园区中的直接碳排放，并基于碳排放流理论，通过节点碳势实现园区购电产生间接碳排放的精准计量。最后基于园区购电方案优化和节点碳势动态计量间接碳排放，分别以日运行成本和园区总碳排放为优化目标，构建园区综合能源系统的低碳运行模型。算例表明，与日运行成本优化相比，以减少碳排放量为优化目标的模型成本增加了15.95%，而园区排碳量减少了19.07%，碳交易成本减少了53.43%。证明引入节点碳势计量园区间接碳排放，并基于此优化购电方案的运行策略能实现减少碳排放的目标，更好地响应“双碳”目标的实现。     

含碳捕集电厂与氢能多元利用的综合能源系统低碳经济调度

随着中国“碳达峰·碳中和”战略的不断推进,综合能源系统的绿色低碳转型迫在眉睫。针对传统碳捕集电厂灵活性较差、风电并网难以消纳等问题,提出一种含碳捕集电厂与氢能多元利用的综合能源系统低碳经济调度模型。首先,引入储液罐对传统碳捕集电厂进行改造,提高电厂应对风电波动的运行灵活性;其次,构建含两段式电转气、氢燃料电池、储氢罐和掺氢热电联产在内的氢能多元利用结构,以充分挖掘氢能利用与碳捕集电厂的协同运行潜力。在此基础上,引入阶梯碳交易机制,建立以碳交易、碳封存、燃煤及购气成本之和最小为优化目标的低碳经济调度模型。算例结果表明,文中模型能够有效提高系统的风电消纳水平和能源利用效率,具有显著的低碳经济效益。此外,碳交易基准价格的合理设定能够引导系统提高碳捕集水平。     

计及阶梯式碳交易机制的低碳型园区经济运行调度策略

随着碳中和战略目标的提出,园区综合能源系统成为节能减排的重要载体。通过建立碳交易成本模型,将碳交易成本与园区系统运行成本结合作为园区综合能源系统经济优化调度目标,实现园区系统运行的低碳性和经济性。首先,构建碳交易成本模型,并简要分析传统碳交易机制和阶梯式碳交易机制的区别;然后,建立包含风电机组、燃气轮机、电转气设备及电锅炉的园区综合能源系统经济运行模型,以外购能源成本及碳交易成本之和作为园区系统综合运行成本进行调度分析;最后,通过设置3种不同碳交易机制场景,利用改进的PSO算法对此模型进行仿真,对比分析不同碳交易机制下的碳交易成本和系统综合运行成本,并在阶梯式碳交易机制中,分析不同碳交易价格对园区综合成本和碳交易成本的影响,从而验证了阶梯式碳交易机制有利于实现园区综合能源系统运行的经济性和低碳性。     

考虑阶梯碳交易和最优建设时序的园区综合能源系统规划

园区综合能源系统可以实现多种能源之间的多能互补、协同优化,对于节能、增效、降碳具有重要意义。针对含电、气、热多种能源类型的园区综合能源系统,提出一种考虑阶梯碳交易和最优建设时序的规划模型及求解方法。文章构建阶梯碳交易成本计算模型,并加入碳达峰、碳中和的“双碳”约束以制约园区的碳排放量;以计及投资成本、运维成本、碳交易成本、残值费用的全寿命周期费用现值最小为优化目标;通过混合整数规划进行模型算法求解,得到园区综合能源系统各设备的投建年份和容量配置方案。通过建立多个典型规划场景进行联合对比,验证了该规划模型在减少碳排放、降低系统成本等方面的有效性,并探讨了碳交易基准价格、投建次数和双碳约束对规划结果的影响。     

考虑综合需求响应及绿证-碳交易机制的能源系统低碳经济调度

“双碳”背景下,考虑电热需求响应并结合市场交易机制有助于综合能源系统低碳经济运行,由此,提出一种电热需求响应配合绿证-碳交易机制的综合能源系统模型并进行低碳经济调度。首先,通过加装储液罐的方式改造碳捕集电厂,建立以碳捕集电厂、电转气设备为主要能源耦合设备的综合能源系统数学模型;其次,为降低系统电热负荷峰谷差,进一步降低高碳排机组出力,引入电热需求响应机制;再次,建立阶梯式碳交易机制与绿证交易机制数学模型并将其引入系统低碳经济调度中;最后,以系统运行成本最小为目标函数建立低碳经济调度模型;算例表明,所提模型在系统总成本全面下降的同时实现了风电全额消纳,大幅提高了系统运行的低碳经济效益。     

考虑垃圾焚烧烟气处理与电转甲醇的综合能源系统优化调度

为提升综合能源系统的环境效益与经济效益,促进可再生能源消纳并平抑系统波动,提出考虑垃圾焚烧烟气处理与电转甲醇的综合能源系统优化调度模型。首先,在垃圾焚烧电厂中,将脱硫、脱硝、碳捕集和烟气储存装置一同构成烟气处理系统,减少环境污染的同时实现垃圾焚烧发电与烟气处理环节时间上的解耦。其次,构建烟气处理系统-电转甲醇-甲醇燃料电池协同运行框架,碳捕集所得CO2作为电转甲醇原料,生成的甲醇可直接获得商品收益,亦可通过甲醇燃料电池维持系统供电稳定性。最后,提出奖惩差异型阶梯碳交易机制以约束系统碳排放,建立以系统运行净成本最小为目标的优化调度模型。算例结果表明,该模型具备“削峰填谷”效用并能有效促进系统绿色、经济运行。     

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。     

考虑碳交易机制与需求响应的园区综合能源系统电热协同运行优化研究

综合能源系统是未来能源系统发展的重要形态之一,在冷、热、电、气多种能源融入系统的情况下,保证系统经济高效运行是综合能源系统发展的关键因素。针对综合能源系统经济运行问题,提出了考虑碳交易机制与需求响应的园区综合能源系统电热协同运行优化方法。考虑园区综合能源系统的阶梯碳交易机制,构建以系统运行成本最小和能效水平最高为目标的双目标运行优化模型,并提出了基于改进差分进化算法的运行优化模型求解方法。对一个典型园区综合能源系统进行仿真,分析参与需求响应前后的系统经济运行工况和能效水平。仿真分析结果表明,建立的运行优化模型可以实现园区综合能源系统在需求响应环境下的最优运行,电网需求响应机制可以有效引导园区综合能源系统提升系统能效、提高关键设备利用率及降低运行成本。     

计及全过程碳足迹和灵活输出模型的综合能源系统低碳经济运行

在“双碳”目标背景下,为提升综合能源系统的能源利用率,提出计及全过程碳足迹和灵活输出模型的综合能源系统低碳经济运行模型。首先,考虑系统中氢能设备的实际运行特性,对氢能设备进行精细化建模,在传统热电联产机组中引入卡琳娜循环和电锅炉,建立氢能设备和热电联产设备的灵活输出模型;然后,对综合能源系统中全过程碳足迹进行核算,通过基于碳排放流理论的节点碳势核算系统中外生碳足迹,利用生命周期评价法计量系统中内生碳足迹,并计算阶梯型碳交易机制下的碳交易成本;最后,以系统运行总成本和碳交易成本最小为目标,构建综合能源系统低碳经济运行模型。算例分析结果表明,所建立的综合能源系统低碳经济运行模型能够提高能源利用效率且减少碳排放量,更好地响应“双碳”目标。     

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。     

计及改进生物质燃气和阶梯碳交易的综合能源系统低碳经济调度

为了推动生物质能开发利用并提高综合能源系统运行能效,提出一种含改进生物质燃气BNG(biomass natural gas)和阶梯碳交易的综合能源低碳经济调度模型。首先,构建考虑二阶变压吸附的生物质燃气模型;其次,将生物质燃气耦合电转气和碳捕集系统,从而实现二氧化碳的利用与封存。然后,完善生物质燃气参与后的阶梯碳交易模型,以综合能源系统经济运行成本最小构建目标函数进行优化求解。最后,通过设置不同场景进行分析,验证所提模型能够有效提高系统的经济性以及低碳性。     

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。     

基于阶梯碳交易机制的园区综合能源系统多阶段规划

针对能源互联背景下的园区综合能源系统规划问题,为了充分考虑园区综合能源系统的低碳性以及建设时序,提出了一种基于阶梯碳交易机制的园区综合能源系统多阶段规划方法.构建了阶梯碳交易机制下的碳交易费用计算模型,以计及碳交易费用的全寿命周期成本最小为目标函数,建立了园区综合能源系统的多阶段规划模型,对各个规划阶段的设备配置进行最优决策.通过仿真探讨了多阶段规划的经济性以及阶梯碳交易机制的碳交易基准价格、碳交易价格区间长度、区间数目等参数与多阶段规划之间的相互耦合影响.仿真结果表明系统的碳排放对阶梯碳交易机制的参数变化较为敏感,且各参数中碳交易基准价格是影响规划结果的主要因素.     

考虑碳交易和电动汽车充电负荷的工业园区综合能源系统调度策略

为实现“双碳”目标，优化工业园区多能利用形式，提出了一种工业园区综合能源系统调度策略。首先，针对工业园区能源多元化的特点，设计汇聚电、热、氢能源的工业园区综合能源系统；然后，基于工业园区的负荷可调节能力差的特性，将电动汽车作为可灵活调整的柔性负荷加入综合能源系统的调度过程；进而搭建以系统总运行成本最小为目标函数，考虑碳交易机制和电动汽车充电负荷调节比例的经济性数学模型；最后，在MATLAB中调用CPLEX求解器对4种对比方案进行求解及分析。结果表明：所提出的调度策略中，引入碳交易机制能够在日运行中降低4.5%的碳排放量，调整30%以下的电动汽车负荷比例能够降低1.54%的运行成本。在清洁能源持续发展和未来技术发展趋势下，成本将会进一步降低，该研究可为工业园区能源系统的优化调度提供参考。     

含氢能利用和需求响应的综合能源系统低碳优化

为构建安全高效、低碳清洁的可持续能源系统，提出一种计及氢能利用和综合需求响应的综合能源系统低碳协同优化调度策略。首先，为充分发挥氢能的多方面效益，构建集成氢能耦合的能源设备数学模型。其次，为发挥用户负荷的可调度能力，建立含阶梯型补贴机制的电-热-冷多能负荷的综合需求响应模型。最后，针对综合能源系统的低碳特性，在优化模型中引入奖惩阶梯型碳交易机制，建立低碳经济优化模型，并采用CPLEX对所提模型进行求解。仿真结果表明，所提调度策略能够有效降低系统总成本及碳排放量，实现系统经济、环保及灵活运行。