考虑电碳绿证市场耦合的园区综合能源系统日前优化调度

园区综合能源系统(park-integrated energy system, PIES)是能源系统优化升级、电力行业减碳的重点,园区如何通过制定交易策略参与电碳绿证市场,提高整体效益并降低系统碳排放,是未来开放市场环境下园区快速发展的关键。基于园区三方主体非合作博弈模式,构建绿电日前市场、常规能源日前市场、实时市场的电力市场运行框架,并引入绿证-碳排等价抵消机制以实现绿证交易和碳交易的衔接,提出一种考虑电碳绿证市场耦合的园区综合能源系统日前优化调度模型。最后,采用改进粒子群算法和交替方向乘子法对非线性模型进行求解,并在上海市某典型园区进行验证。结果表明,所提方法可以有效减少园区碳排放量,园区绿电在电力消费总量占比提高6.4%。     

计及绿证-碳交易与氢能的综合能源系统多时间尺度优化调度

为建立一个清洁低碳、安全稳定的能源系统,提出了基于绿证-碳交易机制的氢能利用综合能源系统多时间尺度优化调度策略。首先,为发挥氢能高效清洁的作用,建立电解槽热氢联产模型。其次,为降低系统的碳排放量,分别构建绿色证书交易机制和奖惩阶梯型碳交易机制。最后,为降低源-荷预测误差对系统运行的影响,构建基于模型预测方法的日前-日内-实时多时间尺度的优化调度模型。算例分析表明,所提模型能有效降低碳排放量和系统功率波动,提高系统的稳定性和经济性。     

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。     

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。     

考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同运行优化

针对相邻国家能源市场机制不同、多边协同调度难度大等问题,提出一种考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同运行优化方法。根据不同国家综合能源系统所处位置,提出考虑热网、电网损耗的跨境综合能源系统模型。在充分考虑跨境能量流动与转化的基础上,引入跨境绿证、碳交易,建立考虑碳-绿证联合交易的跨境综合能源系统协同优化模型。基于所建模型的仿真结果分析表明,在跨境综合能源系统中引入碳、绿证交易可减少不同国家的综合能源系统运行成本,同时提高能源优化配置与可再生能源消纳量。     

含碳-绿色证书联合交易机制的综合能源系统日前优化调度

随着能源互联和低碳电力的持续推进,综合能源系统(IES)将成为节能减排的重要载体.结合碳排放权交易(CET)和绿色证书交易(GCT)机制,提出含碳-绿色证书联合交易机制的IES优化运行模型.在分析CET和GCT机制的基础上,搭建碳-绿色证书联合交易市场框架,打破传统碳和绿色证书市场交易的壁垒;综合考虑IES的购电成本、...     

考虑碳排权供求关系的多区域综合能源系统联合优化运行

随着全国碳排放权交易市场的开放,研究碳交易对于多区域综合能源系统的低碳经济运行具有重要意义。首先,针对目前碳交易成本计算既没有计及碳排权购买量约束,也没有考虑区域综合能源系统之间碳排权供求互动的问题,提出一种考虑碳排权供求关系的碳交易成本联合计算方法;然后,计及区域综合能源系统之间的功率交互,建立了基于纳什谈判的多区域综合能源系统合作博弈模型;接着,将合作博弈问题分解成两个子问题分步求解,并采用控制变量法分析了碳交易成本联合计算与区域综合能源系统之间功率交互对系统的影响;最后,通过三区域综合能源系统仿真算例进行多场景对比分析,结果表明所提模型在显著降低经济成本的同时能够避免碳排放超标。     

考虑火电机组参与绿证购买交易的含氢综合能源系统 经济低碳调度策略

在“双碳”背景下,为提升能源消纳率、处理综合能源系统低碳供能问题,提出一种考虑火电机组参与绿证购买交易的含氢综合能源系统经济低碳调度策略。首先,针对光热电站和电制氢系统存在的耦合关系对综合能源系统进行建模。其次,建立以火电机组为绿证购买者的绿证交易模型。在碳交易的依托下,火电机组购买的绿证可以转化成部分碳配额。同时针对绿证交易价格,提出考虑绿证供需关系的绿证交易价格定价机制,基于价格的变化调整绿证购买量。最后,构建以含氢综合能源系统总运行成本最小为目标的调度模型。仿真分析表明,所提调度策略可以提升绿证购买需求和可再生能源消纳率,实现系统低碳经济运行的目标。     

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。     

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。     

考虑氢能绿证的电-氢综合能源系统机会约束优化调度

随着“双碳”目标的提出,氢能产业迎来重要的发展阶段,氢能生产、运输、存储的关键技术不断突破,电力网络和输氢网络之间有望呈现深度耦合。基于输氢网络的详细模型,提出了一种电力系统和输氢系统联合优化调度模型。考虑电制氢的绿证效益,构建计及绿证交易的电-氢综合能源系统日前调度模型;在确定性模型的基础上,采用机会约束处理风电波动带来的不确定性,构建电-氢综合能源系统的机会约束优化调度模型;通过算例测试验证所提模型的有效性,研究绿证价格和机会约束对调度结果的影响,并分析电制氢机组参与平抑波动的情况。     

面向碳中和的港口综合能源系统(二):能源–交通融合中的柔性资源与关键技术EI北大核心CSCD

港口综合能源系统是能源–交通融合发展的标志,是海洋交通系统节能减排的重要途径,但其分析建模仍存在困难。为厘清港口综合能源系统的建模思路,总结其中的关键问题,该文首先从能源侧与交通侧分析港口能源–交通融合中的柔性资源,分别提出这些柔性资源的建模方法。同时,基于当前陆地综合能源系统的研究,展望港口综合能源系统的能流建模方法。最后结合当前研究现状,提出能源–交通融合规划方法、能源–交通融合运行方法、能源–交通融合评估指标体系3个未来关键技术。研究表明,目前对于港口能源–交通融合建模的工作尚处于起步阶段,港口综合能源系统缺乏统一建模方法,所提模型可以作为未来研究的基础性工具。     

基于分布鲁棒优化的电–气–热综合能源系统日前经济调度EI北大核心CSCD

风电等可再生能源的出力具有不确定性,传统的鲁棒优化和随机优化方法在处理风电等可再生能源出力不确定性时都存在一些局限与不足。基于分布鲁棒优化研究了考虑风电出力不确定性的电-气-热综合能源系统(electricity-gas-heat integrated energy system,EGH-IES)日前经济调度问题。将Kullback-Leibler(KL)散度作为分布函数与参考分布之间距离的量度,建立风电出力的分布函数集合。然后以系统运行总成本作为目标函数,建立了EGH-IES日前经济调度鲁棒机会约束优化模型。将所建立的鲁棒机会约束优化模型转化为利用求解器可直接求解的确定性混合整数线性优化模型。最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性,并分析了电转气技术和热网管道输送延时对风电消纳的作用。     

计及灵活需求响应和碳-绿证交易的综合能源系统优化调度

基于“碳达峰、碳中和”背景,有效结合碳交易和绿证交易机制,挖掘需求侧资源,有助于实现综合能源系统低碳经济发展。为此,提出了计及灵活需求响应和阶梯碳-绿证联合交易的综合能源系统低碳优化调度策略。首先,在源侧引入含有机朗肯循环的余热发电环节,解耦热电联产“以热定电”约束,并在荷侧引入综合需求响应模型,构建了源荷协调的灵活需求响应模型。其次,研究碳交易和绿证交易机制原理,分析两者之间的相关性,构建了阶梯碳-绿证联合交易机制。最后,综合考虑系统经济性和低碳性,以总成本最低为目标,构建了日前低碳经济优化模型。算例仿真表明,考虑阶梯碳-绿证联合交易机制后系统总成本和碳排放量分别下降了13.37%和11.44%,并且相比传统需求响应模型,考虑所提的灵活需求响应模型后系统总成本和碳排放量分别下降了3.87%和2.85%,有效实现了系统经济、灵活和低碳运行。     

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。     

考虑闭环动态的离网型综合能源系统配置–运行一体优化方法EI北大核心CSCD

对综合能源系统进行合理配置,确定各能量转换设备的容量是保证系统动态可靠、经济、低碳供能的基础。为此,该文提出一种综合考虑投资、运行成本及闭环动态调控性能的综合能源系统配置–运行一体优化方法。通过构建感知设计、调度的控制器和感知设计、控制的调度器,将系统配置、调度、控制优化三者关联,实现对不同容量配置和运行策略下系统经济成本和闭环动态性能的公正评价。案例研究表明,相比常规稳态配置方法,所提方法可以降低76.12%的系统动态热偏差和58.15%的系统动态电偏差,总经济成本仅增加4.61%。结果可为高比例可再生能源接入下综合能源系统的配置与运行优化提供一种有效方法。     

考虑季节互补特性的电–气综合能源系统容量规划EI北大核心CSCD

冬季天然气供应紧张问题已愈发严峻,同时风电在冬季的消纳问题也成为风力发电并网的瓶颈之一,亟需探索季节储能措施。分析温带季风气候地区中电力系统和天然气系统在春秋、夏、冬3种典型季节场景下的季节互补特性及其运行特征,剖析其中可以挖掘的耦合效益,提出一种考虑季节互补特性的电-气综合能源系统电源容量规划方法,以投资成本、运行成本、弃风成本的总成本最小为目标,细化天然气结算方式,使用内嵌模拟运行的方式模拟电-气耦合系统在季节和日内2个尺度上出力和负荷特征的耦合。经修改后的IEEE39节点电力系统和比利时20节点天然气系统组成的测试系统,验证了所提规划模型可以利用季节互补效益促进新能源消纳和提升系统运行效率,达到季节性“储能”的效果,并分析了风电渗透率和气价水平波动对规划结果的影响。     

面向碳中和的港口综合能源系统(一):典型系统结构与关键问题EI北大核心CSCD

高度电气化的港口将形成“能源–交通”强耦合的港口综合能源系统,其管理是实现未来绿色交通的关键途径。为厘清港口综合能源系统的发展路径,探究港口综合能源发展在实现海洋交通“碳中和”目标过程中的关键作用,该文调研相关文献,分析代表性港口及港口能源系统发展历史,从典型功能分区、排放政策法规及当前排放类型等角度总结港口综合能源系统的典型结构,提出港口综合能源系统发展建设中的关键问题。结果表明,港口综合能源系统是港口电气化发展的必然趋势,亦为未来海-陆能源协同提供坚实平台,但“能源–交通”深度融合在为港口带来巨大节能减排潜力的同时,也将带来多能流融合、能源–交通融合建模、多利益主体管理等复杂问题等亟待解决的问题。     

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。