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。     

计及氢能多环节利用和混合需求响应的综合能源系统多时间尺度低碳优化

在“双碳”背景下,充分利用氢能和各类需求侧资源是实现电力系统低碳运行的重要手段。为此,提出了一种计及氢能多环节利用和混合需求响应的综合能源系统多时间尺度低碳优化调度策略。首先,为提升氢能的利用效率,构建了含制氢、用氢、储氢以及燃气混氢的氢能多环节利用模型。其次,为挖掘需求侧资源在不同时间尺度下的响应能力,分析了需求侧资源的响应特性,建立了多时间尺度下的混合需求响应模型。然后,为了提升系统的低碳特性,将绿证交易机制和碳交易机制同时引入进综合能源系统优化模型中,以降低系统碳排放量,并降低系统的源、荷不确定性,构建了含日前、日内、实时阶段的综合能源系统多时间尺度低碳优化模型。最后,仿真结果表明,相比传统调度模型,考虑氢能多环节利用模型后,系统总成本和碳排放量分别降低了6.59%和5.56%,并且混合需求响应模型可分别降低购电、购气功率波动率2.64%和5.56%,验证了混合需求响应对系统功率波动的平抑作用。     

计及氢能多元利用和绿证-碳联合交易的综合能源系统优化运行

为充分利用综合能源系统的多能耦合特性和高比例新能源的特点，提出一种计及氢能精细化多元利用和绿证-碳联合交易的综合能源系统低碳经济优化调度策略。针对氢能的低碳清洁特性，建立含电解制氢、氢转电热、氢制甲烷以及热电掺氢的氢能多元利用模型，并考虑氢能利用过程中产生的余热，在氢能多元利用模型中引入热回收装置，提出氢能精细化多元利用结构；为提升新能源消纳能力以及降低系统碳排放量，分别建立碳交易机制和绿证交易机制，并针对两者之间的关联性提出绿证-碳联合交易机制；兼顾综合能源系统的经济性和环保性，建立以绿证交易成本、购能成本、碳交易成本、运行维护成本和弃风成本之和最低为目标的综合能源系统低碳经济调度模型。算例结果表明，所提模型能够提高新能源消纳能力，显著降低碳排放量，实现了能源的高效利用和综合能源系统的低碳经济运行。     

计及碳排放的综合能源配网日前与日内多时间尺度优化调度

为了降低碳排放量，提高新能源的消纳能力，考虑可削减、可转移、可替代3种需求侧响应负荷，计及碳交易机制，构建以碳排放量最少、综合运行成本最低、弃风弃光量最少、网络损耗最低为综合优化目标的风-光-电-气-储综合能源配网系统日前优化调度模型。以风电、光伏发电预测误差波动最小为日内优化调度优化目标，采用模型预测控制理论对风电、光伏的预测误差量进行反馈矫正，构建综合能源配网系统日内滚动优化调度模型。在修正的33节点配电网和20节点配气网组成的配网系统上进行仿真实验，验证了所提模型能够有效地降低碳排放量，提高风电、光伏的消纳能力，平滑负荷曲线，降低系统的综合运行费用。     

考虑氢能多元利用的多重博弈综合能源系统低碳经济优化调度

在综合能源系统背景下,考虑氢能多元利用的多主体交互博弈在提高能源市场交易灵活性和解决碳排放等方面具有显著的效益。针对能源市场多主体博弈和环境污染,单向主从博弈结构难以解决“源-荷-储”交易灵活性和低碳性问题。因此,提出一种考虑两阶段P2G和燃气掺氢的多重博弈综合能源系统低碳优化调度模型。首先,为提升系统低碳性,将碳交易机制引入综合能源系统,并在供能侧引入两阶段P2G、碳捕集和燃气掺氢等氢能多元利用模型进一步限制碳排放量。其次,分别对综合能源销售商、负荷聚合商和广义储能共享商建立运行优化模型。之后,构建考虑主体作为领导者和博弈者双重性的多主体博弈能源低碳优化调度模型。最后,通过算例验证所提方法能够权衡各主体利益,增加系统整体经济效益和环境效益。     

计及碳抵消-碳交易下天然气管网压力能发电的IES低碳经济优化调度北大核心CSCD

为控制能源消耗产生的碳排放,响应实现碳达峰、碳中和目标,提出计及碳抵消的阶梯式碳交易机制。考虑天然气管网压力能发电所具有的经济效益和环境效益,根据电、热、气多种能源互补特性及能源梯级利用原则,构建电-热-气联供的综合能源系统低碳经济优化调度模型,并进行算例分析。首先,建立包含碳抵消的碳交易机制,将环境成本纳入系统经济优化目标中。根据[火用]分析法建立天然气管网压力能发电模型,结合系统中其他机组出力模型及能量传输网络模型,确定相关约束条件。以最优系统运行成本和最低碳排放量为目标,构建综合能源系统整体框架,依据算例进行低碳经济优化调度,实现降低系统运行成本,减少能源消耗碳排放量,并避免电力负荷波动对上游电网产生不利影响。     

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。     

考虑双重需求响应及阶梯型碳交易的综合能源系统双时间尺度优化调度EI北大核心CSCD

安全稳定、低碳清洁是全球能源发展的主流方向,如何充分发挥需求侧资源响应潜力以及降低系统源、荷不确定因素对实现能源可持续发展具有重要意义。为此,提出了一种考虑双重需求响应和阶梯型碳交易机制的综合能源系统(IES)双时间尺度优化调度策略。针对电、热、气负荷的可调度特性和不同时间尺度下的响应差异性,提出了双重激励的综合需求响应(IDR)模型。为实现IES低碳经济运行,建立了基于日前价格型IDR策略和阶梯型碳交易机制的IES日前低碳优化调度模型。考虑日前源、荷预测误差对IES调度的影响,基于模型预测控制和日内激励型IDR策略,建立了以购能成本、各设备出力调整成本和阶梯型激励补贴成本之和最小为目标的日内滚动优化调度模型,并采用CPLEX对所提模型进行求解。仿真结果验证了所提模型能有效兼顾系统经济性和环保性,同时提高了系统平抑源、荷功率波动的能力。     

考虑阶梯式碳交易机制的微电网两阶段鲁棒优化调度

为减少微电网系统运行的碳排放量,同时考虑可再生能源出力不确定性对系统调度结果的影响,提出了一种基于鲁棒优化的微电网低碳经济调度模型。首先,利用两阶段鲁棒优化方法消除可再生能源出力不确定性对系统调度结果的影响。其次,将阶梯式碳交易机制引入系统的运行调度阶段,以减少微电网系统的碳排放量。然后,建立了包含风电、光伏机组、微型燃气轮机、燃料电池及储能设备的微电网低碳经济调度模型,以各设备运维成本、系统购能成本和碳交易成本之和最小为优化目标,采用C&CG算法对所提调度模型进行求解。最后通过算例对所提优化调度模型进行验证。结果表明：两阶段鲁棒优化方法能够有效提高系统抵御风险的能力、引入阶梯式碳交易机制则可有效减少微电网运行的碳排放量。     

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。     

考虑碳排放流及需求响应的综合能源系统双层优化调度

针对综合能源系统低碳经济调度问题,将碳排放流理论和需求响应引入到综合能源系统优化调度中。首先,在电-气综合能源系统框架下,利用碳排放流模型,计算出各负荷的碳排放量。其次,将Shapley值法引入到综合能源系统碳交易模型中,并且建立价格型需求响应模型,分析其减排激励作用。最后建立综合能源系统双层调度模型,上层为电网和气网系统,下层为能量枢纽系统,以运行成本最小为目标函数进行低碳经济调度。通过算例验证,该碳交易模型可降低7.06%的碳排放量,结合需求响应,可降低4.37%的系统运行成本。该模型具有提高能源利用率、降低运行成本和减少碳排放的作用,可实现低碳经济运行。     

阶梯式碳交易机制下考虑需求响应的综合能源系统低碳优化调度

为了进一步降低综合能源系统(integrated energy system, IES)碳排放量,提升其能源利用率,提出了一种在阶梯式碳交易机制下考虑需求响应(demand response, DR)的IES优化调度策略。首先从需求响应角度出发,考虑到多种能源之间具备协同互补与灵活转换的能力,引入电-气-热的横向时移与纵向互补替代策略并构建DR模型;其次从全生命周期评估的角度出发,阐述碳排放权初始配额模型,并对其加以修正,然后引入阶梯式碳交易机制,对IES的碳排放进行约束;最后以能源购买成本、碳排放交易成本、设备维护成本、需求响应成本之和最小化为目标,并考虑安全约束构建低碳优化调度模型。利用Matlab软件将原问题转化为混合整数线性问题,并使用CPLEX求解器对模型进行优化求解。算例结果表明,在阶梯式碳交易机制下考虑碳交易成本和需求响应,可以使IES的运行总成本下降5.69%,碳排放量降低17.06%,显著提高了IES的可靠性、经济性和低碳性。     

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.     

多类型需求响应下含氢能综合能源系统低碳运行

为充分挖掘需求侧资源的响应力度和氢能的清洁低碳特性,提出一种考虑多类型综合需求响应的电-热-气-氢综合能源系统低碳协同优化运行策略。首先,构建以电解槽热氢联产、氢燃料电池和甲烷反应器组成的氢能利用系统,建立考虑价格型、激励型和替代型的综合需求响应模型;其次,基于奖惩阶梯型碳交易机制,构建以成本最小为目标的综合能源系统低碳优化模型;最后,通过算例仿真设置不同场景,验证所提方法的有效性,实现了综合能源系统低碳、经济、高效运行。     

多区互联综合能源系统分散协调低碳经济调度

为研究多区域综合能源系统互联对碳排放量的影响,首先构建了通过柔性直流互联的相临区域综合能源系统分解策略,然后计及电转气(power to gas,P2G)过程中的碳消耗,并引入阶梯式碳交易机制,基于目标级联法建立了以燃料成本、碳交易成本、联络线费用、弃风惩罚之和最小为目标函数的多区互联综合能源系统分散协调调度模型,最后通过算例仿真分析了区域互联、碳交易参数、区域特性、P2G容量对系统碳排放量的影响。研究表明,多区域互联有利于提高能源利用率、降低碳排放量,合理选择碳交易参数、配置电转气设备以及选择与热电机组占比较低、负荷特性相差较大的区域互联能够更加有效地控制系统碳排放量,促进系统的风电消纳。     

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。     

考虑碳排放配额和碳交易的新能源电力系统日前优化调度

在电力系统碳交易市场化的背景下,研究一种科学、有效的碳排放额度分配策略,具有重要的理论和实际意义。该文在新能源大规模接入的现状下,考虑限制排放主体的碳排放量,并在排放主体间建立碳交易模型,提出一种考虑碳排放配额和碳交易的日前优化调度方法。分别构建火电和风电碳交易费用的模型,提出一种基于熵值法的碳排放额度分配策略,对区域电网基准线排放因子的权重进行重新分配;考虑到因风电接入而造成常规火电机组产生的额外碳排放量,在碳交易价格预测的基础上,计算不同类型机组的碳交易费用;以调度时段内系统总费用最小为优化目标,构建考虑碳排放交易的日前优化调度模型,并求解该模型。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

综合能源系统混合时间尺度多目标强化学习低碳经济调度EI北大核心CSCD

为解决综合能源系统中多时间尺度异质能源难以协调优化调度问题和响应“双碳”目标号召,该文提出了一种综合能源系统混合时间尺度多目标强化学习低碳经济调度方法。首先,将异质能源子系统的差异化调度时间尺度同步协调为混合时间尺度,建立综合考虑经济性、碳排放和[火用]效率的多目标优化调度模型;然后针对该调度模型,通过融合混合时间尺度设计动作空间、基于状态特性划分状态空间和采用TOPSIS法构造多目标奖励函数,构建一种新型混合时间尺度多目标强化学习方法;并结合近端策略优化算法实现了基于混合时间尺度实时反馈的在线优化调度决策。算例仿真表明,所提方法具有可行性和优越性。     

农业综合能源系统多场景置信间隙决策低碳调度

针对现代农业园区风-光-垃圾-沼-储联合调度的碳排放问题,构建了基于多场景置信间隙决策理论的现代农业综合能源系统低碳调度优化模型。首先,使用改进的Shapley值法,对碳排放额度进行分摊,得到考虑风险因素的各主体阶梯碳交易价格模型。其次,在各主体阶梯碳交易价格模型基础上,考虑到源荷不确定性,基于多场景置信间隙决策理论构建了现代农业园区运行成本最小和二氧化碳排放量最低的多目标优化调度模型。最后,以我国东北地区某一农业园区数据为例,对所建模型进行验证。算例结果表明,改进的Shapley值使阶梯碳交易价格更贴合实际,同时,园区运行成本降低37.25%,碳排放量减少59.84%,最终实现了多能协调优化,提高了园区低碳环保性以及抵抗风险的能力。     

基于阶梯碳交易的低碳园区综合能源系统优化

为建立低碳环保的可持续发展综合能源系统,推动未来能源体系的转型,以低碳清洁和经济最优为目标,构建综合考虑碳排放和经济成本的包含氢储能的电-气-热-氢低碳园区综合能源系统模型,意在消纳新能源发电,做到低碳甚至零碳排放。首先将电转氢设备和氢储能设备引入综合能源系统,然后以系统运行成本和基于阶梯碳交易机制的碳排放成本之和最小为目标,建立低碳园区综合能源系统经济优化模型,最后通过对比不同场景优劣验证所提方法的有效性。