碳交易背景下火力发电企业应对策略研究

火力发电行业是碳排放和碳减排的重要领域,也是碳交易市场的主体之一。随着全国碳交易市场启动、配额分配基准趋紧以及有偿配额比例的增大,碳排放成本将逐渐成为发电企业生产成本中的重要组成部分。在分析总结广东省火电行业配额分配方法和碳交易市场运行概况的基础上,提出了火力发电企业可以通过广泛采用低碳技术、加强企业碳排放管理能力建设、灵活运用不同的交易方式和各种金融工具等应对策略,降低单位产品碳排放和履约成本。     

基于碳交易市场下的电力企业碳减排决策研究

中国CO2排放量巨大,其中电力企业的CO2排放量占全国总排放量的50%以上。在碳交易市场背景下,电力企业需要在拍卖购买碳配额进行减排与自主更新进行减排中作出抉择。基于成本效益法对发电企业的低碳成本进行了综合分析,将通过优化后所减少的CO2排放量作为收益,在碳排放交易市场的背景下将碳减排的经济效益进行量化,并通过与碳排放权交易市场的碳价格进行比较,从而得出火电企业所应作出的最佳决策。如结果所示,在一定条件下,如果企业进行技术更新后可以减排10%、20%、30%的电力生产CO2排放量,则火电企业所作出的碳减排决策分界点的拍卖比例分别为54%、27%与18%。     

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。     

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。     

燃煤耦合生物质气化发电技术研究

碳减排是火电企业面临的主要难题之一,按照现有技术,通过机组提效降低煤耗的方法难以实现大幅降低碳排放的目标。生物质作为燃料发电碳排放按照"零排放"计算,因此燃煤机组耦合生物质发电是现阶段最为有效降低碳排放的手段之一。以国内首个20MW燃煤耦合生物质气化发电示范项目为例,介绍了各子系统的设计要点,并针对一些关键性问题进行探讨,通过计算发电成本,提出政策补贴的必要性。     

计及动态碳排放对新能源消纳市场的价格研究

通过丰富电力市场交易方式,可有效提高新能源消纳水平。针对现有电力市场无法有效控制碳排放的特点,提出计及动态碳排放的电力市场出清方法,将火电碳排放成本动态传导到电价中,从而使部分发电权向新能源转移。同时,当发生弃能时,对弃能机组引入价格因子替换报价,进行电力市场二次出清,深度促进新能源应发尽发,以激励相容机制平衡发电权转受让方收益。采用改进的IEEE 30节点系统进行仿真验证,提出的电力市场交易机制能有效降低火电机组的碳排放并促进风光消纳,验证了该方法的有效性。     

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。     

计及碳税的发电权与碳排放权组合交易模型

基于发电权与碳排放权交易机制,文章构建了计及碳税的发电权与碳排放权组合交易双层规划模型。在模型中综合考虑了碳税、发电量、发电权交易价格以及碳交易价格等因素,上层模型为政府制定碳税,下层模型为发电企业确定最优的发电量及交易价格。研究表明:征收碳税不仅对发电企业碳减排起到有效的激励作用,还会对发电权交易价格与碳交易价格产生影响,随着碳税的变化,发电权交易价格与碳交易价格波动较大;征收碳税并结合发电权与碳排放权组合交易,能够实现降低碳排放与增加利润的双赢。这说明在科学合理的政府政策配置下,通过市场机制能够实现低碳环保和经济发展的和谐统一。     

我国清洁能源碳减排效益分析及发展顺序

发展低碳能源是应对全球气候变化、实现电力低碳化发展的有效途径,最终要以发电技术在具体工程项目中应用来实现,衡量各技术的经济可行性、评价可再生能源发电技术CO2的减排效益是关键。分析了当前我国主要5种低碳发电技术置换火电的碳减排成本及产生的碳减排效益,并对2020年低碳能源发电技术的碳减排潜力进行了测算。结果表明,水电发电成本及相应的碳减排成本最低,核电其次,光伏发电最高,应优先发展水电、大力开发核电,同时积极发展风电等其他低碳能源。     

考虑碳排放权交易的短期节能调度

针对如何降低火电系统CO2排放量问题,简要介绍了碳排放权交易的理论,提出在电力系统短期调度中引进碳排放权交易机制,以进行总量控制,逐渐减小CO2排放量。在电力市场条件下,分别以CO2排放最小、火电厂收益最大和电网购电费用最小为目标建立优化数学模型。采用水电调峰法对改进的IEEE14节点系统算例进行分析,验证所建立的模型的合理性。结果表明,目前在我国以火电为主系统中考虑碳排放权交易,可以降低火电的减排成本,有利于控制总体排放水平。     

低碳电网建设研究现状及未来发展趋势

在低碳经济背景下,电力行业作为能源消耗的重要领域具有巨大的碳减排潜力。而电网作为传输电能的主要载体,在电力行业实现低碳化发展过程中发挥着重要作用,低碳电网建设具有重要的现实意义和战略意义。在揭示我国电力行业碳减排潜力以及低碳电网建设的必要性的基础上,全面地分析了当前电网规划建设所面临的经济新常态与能源革命带来的新形势和新特点,以及在能源领域的发展方向。同时对能源互联网技术、微电网技术和电动汽车等低碳相关技术的研究与运用进行了展望,并阐述了当前低碳电网建设面临的能源结构不合理、电力相对过剩等亟待解决的问题,进一步分析了解决这些问题所面临的主要挑战,构建了从发现问题到解决问题再到发现问题的研究新思路。     

不同拍卖分配比例下电力系统碳排放交易最优经济性研究

在分析电力系统碳排放分配方式及分配机制基础上,得到了不同拍卖分配比例下的火电机组的初始碳排放配额,从机组角度分析了机组的碳排放权交易经济性。为实现系统因碳排放交易而带来的额外发电成本最小化,提出了基于碳排放分配的系统碳排放交易最优经济性评估模型,实现了不同拍卖分配比例下的系统碳排放交易经济性最优,对于未来电力系统开展碳排放权交易及实施碳排放管理提供了有益的参考。通过算例对提出的最优经济性模型进行了验证。     

低碳经济与低碳生活

阐述了低碳经济与低碳生活的概念和两者之间的关系。“低碳经济”是国际社会应对人类大量消耗化石能源、大量排放二氧化碳引起全球气候灾害性变化而提出的新概念,它不仅意味着制造业要加快淘汰高能耗、高污染的落后生产能力,而且意味着要引导公众反思那些浪费能源、增排污染的不良嗜好,从而充分发掘消费和生活领域节能减排的巨大潜力。指出“低碳经济”仅有先进技术的支撑是不够的,必须依托于“低碳生活”才能实现减排的目的。而“低碳生活”是一种简单、简约、俭朴和可持续的生活方式,要实现“低碳生活”,宣传引导和制度保障是缺一不可的。     

山东省能源消费CO2排放及驱动因素分析

基于IPCC提出的温室气体排放计算公式,利用1990～2009年山东省能源消费数据,测算了CO2排放量,并结合经济和人口数据,采用LMDI因素分解法分析了能源强度、能源结构、人口规模和人均GDP对CO2排放的影响。结果表明,CO2排放主要来源于火力发电和供热及第二产业,经济水平与人口规模表现为正效应,能源强度与能源结构表现为负效应,由此提出了山东省现阶段的减排建议。     

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。     

基于环境效益的风电场经济效益分析

为了对风力发电的经济性有进一步的认识,在现有排污收费标准和美国环境价值标准的基础上,从火电厂的污染物排放出发,测算出火电厂的污染物排放费用,进而推算出风电场的环境效益值,通过实例计算得到某风电场的环境效益值,如果考虑风电的环境效益,当火电厂的成本大于两者（生产期内单位电度成本与环境效益值）之差时,风力发电具有较好的经济性和广阔的发展前景。     

A coal-fired power plant integrated with biomass co-firing and CO2 capture for zero carbon emission

A promising scheme for coal-fired power plants in which biomass co-firing and carbon dioxide capture technologies are adopted and the low-temperature waste heat from the CO₂ capture process is recycled to heat the condensed water to achieve zero carbon emission is proposed in this paper. Based on a 660 MW supercritical coal-fired power plant, the thermal performance, emission performance, and economic performance of the proposed scheme are evaluated. In addition, a sensitivity analysis is conducted to show the effects of several key parameters on the performance of the proposed system. The results show that when the biomass mass mixing ratio is 15.40% and the CO₂ capture rate is 90%, the CO₂ emission of the coal-fired power plant can reach zero, indicating that the technical route proposed in this paper can indeed achieve zero carbon emission in coal-fired power plants. The net thermal efficiency decreases by 10.31%, due to the huge energy consumption of the CO₂ capture unit. Besides, the cost of electricity (COE) and the cost of CO₂ avoided (COA) of the proposed system are 80.37 $/MWh and 41.63 $/tCO₂, respectively. The sensitivity analysis demonstrates that with the energy consumption of the reboiler decreasing from 3.22 GJ/tCO₂ to 2.40 GJ/ tCO₂, the efficiency penalty is reduced to 8.67%. This paper may provide reference for promoting the early realization of carbon neutrality in the power generation industry.