基于碳交易的城市能源系统规划方法研究

随着可再生能源消纳保障支付(配额)及绿证交易制度的落地实施,绿证交易行为对能源系统规划结果的影响成为了研究热点。为此该文建立一种考虑碳交易的城市能源系统规划模型,将绿证交易带来的成本与收益考虑到经济性规划中。同时分析了不同绿证价格对城市能源系统规划结果的影响。结果表明,与未考虑绿证交易的能源系统规划模型相比,系统经济性提高了10%,碳排放量降低了31%;系统总成本随着绿证价格的提升不断降低,碳排放量不断减少,通过数据拟合的方法,获得了规划成本、碳排放量、弃电率与绿证价格的函数关系,为不同的绿证价格下评估能源系统规划模型性能提供了参考。     

考虑拓扑规划与管线选型的区域综合能源系统优化配置方法

区域综合能源系统是一种集多种能源生产与转换为一体的,具有能源利用效率高、多能源协调互补以及清洁低碳为特征的综合性能源生产形式。研究综合能源系统的优化配置方法有助于系统节能减排、保障地区用能安全以及促进可再生能源大幅消纳。本文建立了含拓扑规划的区域综合能源系统优化配置模型。其基本思路是以分布式能源站为基本供能单元,通过引入电力线路与输热管道的选型和容量配置约束,将分布在不同地区的能源系统连接在一起;其次,考虑了管网损耗、容量上限以及电压幅值等因素影响,以经济性最优为目标,综合考虑投资成本、替换成本与设备残值收益,构建了面向多区域能源互联系统的混合整数线性规划模型。算例测试结果表明,本文建立的规划模型可以有效减少冗余设备的安装容量,提高规划方案的经济性以及系统的综合能效,对于多区域综合能源系统的规划及建设具有一定的参考价值。     

考虑风光不确定性的综合能源系统规划设计方法

在能源互联网飞速发展的背景下,综合能源系统逐渐成为能源低碳高效运行的重要实现方式。为了实现综合能源系统配置的合理规划,文章提出了一种考虑风光不确定性的综合能源系统多目标规划模型。通过结合序列分布概率的典型曲线挖掘方法获得风光的典型出力曲线,减小可再生能源出力描述不确定性对配置的影响。以综合能源系统运行成本最低、系统电网供电率最低为优化目标,采用基于混合博弈决策的改进型多目标粒子群算法对规划模型进行求解和Pareto解集决策,生成满足决策者的不同偏好需求的配置结果。并对影响系统规划的关键参数进行敏感性分析。基于我国某综合能源示范工程的实际数据,给出了规划方案,仿真结果验证了该方法的有效性。     

考虑用户综合需求响应的区域综合能源系统多目标优化调度

随着传统能源枯竭,为提高供能经济性和效率,区域综合能源系统应运而生,区域综合能源系统的优化调度成为关键问题.由于多种能源之间存在耦合,多种能源的综合需求响应为区域综合能源系统的优化调度提供新的手段.因此,首先分析了区域综合能源用户的多种能源需求侧响应函数,进而构建了以经济性和能效为目标的区域综合能源系统多目标优化调度模型,最后提出改进的带精英策略的非支配排序的遗传算法用于求解多目标优化问题.通过算例验证了该模型可有效解决区域综合能源系统的多目标优化调度问题,综合需求响应可以有效提升区域综合能源系统的经济性和能效水平.     

考虑经济性与碳排放的电-气综合能源系统多目标规划

为加速电-气系统快速、经济的低碳转型,构建了一种综合考虑经济性成本与碳排放量的电-气综合能源系统多目标随机优化规划模型.首先建立电-气网络与相关设备的数学模型,并运用场景法表征电、气负荷与光伏出力的不确定性.其次建立综合考虑系统经济性成本和碳排放量两个指标的混合整数二次约束规划(MIQCP)模型,对电网馈线、气网管道、变电站、配气站、燃气机组、电转气装置、光伏及储能装置进行统筹规划.最后,构建算例验证模型的可行性及有效性.结果表明：在不同的目标函数权重选择下,模型可以充分考虑电-气网络线路与多种综合能源设备间的耦合关系,获得整体最优的规划方案.     

考虑清洁能源参与的跨区域能源配置优化模型

分别以区域发电成本最优、区域碳排放最优以及综合效益最优为目标,结合区域能源优化中涉及的经济效率、碳排放以及输电约束等问题,构建了含清洁能源的跨区域发电计划优化模型.利用GAMS软件进行模拟分析,结果表明模型能在一定程度上优化区域间的发电成本和环境成本;对比清洁能源参与、不参与区域能源优化的结果可知:清洁能源在优化中的贡献度明显高于化石能源;区域间碳排放价格的差异将影响清洁能源与化石能源所实现的能源置换效益.     

考虑灾前预调度的区域综合能源配电网恢复策略

针对区域综合能源配电网(Regional integrated energy distribution network, RIEDN)故障演变模式复杂、灾害后果严重的问题,基于RIEDN在整个灾害过程中“正常-预防-故障”的运行状态,提出了一种考虑灾前预调度的RIEDN两阶段恢复模型。在预防阶段,以最小化预期恢复成本为目标,利用序惯蒙特卡洛模拟法得到极端灾害条件下RIEDN预想故障集,并将移动应急电源提前调度至候选连接点;在故障恢复阶段,计及耦合元件能源转换特性,通过定义孤岛能效指标对RIEDN进行分区差异化恢复。最后,通过算例对比分析,验证了所提策略能有效提高故障后增援物资运送效率,在提高失电负荷恢复量的同时缩短供电恢复时间。     

基于灵活性和经济性的可再生能源电力系统扩展规划

风电、光伏等可再生能源的大规模并网为电力系统的规划与运行带来极大的不确定性.为了增强高比例可再生能源电网应对不确定事件的调节能力,保障系统的安全经济运行,需要提升电力系统的灵活性.首先,从线路传输能力和安全运行的角度定义电网灵活性指标.在此基础上,考虑系统经济运行策略,以灵活性、投资成本、运行成本和可再生能源弃用量最优...     

计及碳交易的某天然气处理厂含光伏光热的综合能源系统优化运行

随着“双碳”目标的提出,以光伏光热等为主的综合能源系统快速发展,为提高用能单位的经济效益和系统低碳性,考虑碳排放约束条件下多种能源发电的厂区供用能系统优化运行问题亟待研究。首先,在经济调度模型中,引入碳交易机制,构建阶梯型碳交易成本模型,对厂区的碳排放进行约束。然后,建立以系统运行成本和碳交易成本之和最小为目标的规划模型,利用马尔科夫决策过程对基于成本最小的经济调度进行建模,并采用近端策略优化算法进行求解,利用经济节约指数和二氧化碳减排指数,对拟题方案进行经济性和碳减排分析。结果表明：(1)训练后的模型在无需重新计算的情况下能够处理四个随机变量变动所代表的各种运营场景;(2)光伏光热子系统与热电联产系统具有削峰填谷效应,能提高系统稳定运行能力;(3)所设计计及碳交易下联产系统有利于优化厂区能源结构,促进清洁能源消纳。     

考虑发电商差异与奖惩的增强型可再生能源配额制设计与仿真

我国可再生能源配额制经历了从发电侧向售配电侧的转变,这种转变是否有利于构建新型电力系统,如何进一步优化该模式？为解决这些问题,分别建立了不同责任主体的配额制模型,分析了多种情景下市场价格和收益的变化情况,并设计了一种计及发电商差异、考虑奖惩的增强型配额制。构建了用于反映不同发电商绿色证书获取数量的综合评价指标,并通过衡量当期配额目标的完成情况对售电商给予惩罚与奖励。建立了博弈模型并采用逆向归纳法进行仿真,结果表明：售配电侧配额制优于发电侧配额制,增强型配额制的奖惩政策存在壁垒,但合理设置可以促进可再生能源消纳,实现良性发展。     

考虑电储能设备碳排放的综合能源系统低碳经济运行

为了减少综合能源系统发电过程中产生的碳排放造成的环境污染,必须提升综合能源系统的经济效益.除各发电机组设备存在大量碳排放外,电储能设备的间接使用过程中也存在较大的碳排放,应当计量在系统碳排放中.研究基于含电气热冷负荷需求的综合能源系统,分析系统中各机组设备的碳排放量,并运用生命周期分析方法,分析系统中电储能设备产生的碳...     

考虑区域交通信号配时优化的公交专用道线网规划

在公交专用道线网实际规划时,需要综合考虑交叉口延误与信号配时等因素的影响。为了使公交专用道线网规划更加合理,在考虑区域信号配时优化的条件下,以绿信比作为各个交叉口的信号配时优化变量,建立了双层规划模型,上层模型的目标函数是使网络的总出行时间最小,下层模型由交通方式划分模型、小汽车客流分配模型和公交客流分配模型3部分组成,并采用遗传算法对模型进行了求解,通过算例验证了模型的有效性。结果表明：在进行公交专用道线网规划时,交叉口的延误不可忽略;在考虑交叉口延误的基础上,对区域信号配时优化可进一步降低网络的出行总成本。     

考虑区域交通信号配时优化的公交专用道线网规划

在公交专用道线网实际规划时,需要综合考虑交叉口延误与信号配时等因素的影响。为了使公交专用道线网规划更加合理,在考虑区域信号配时优化的条件下,以绿信比作为各个交叉口的信号配时优化变量,建立了双层规划模型,上层模型的目标函数是使网络的总出行时间最小,下层模型由交通方式划分模型、小汽车客流分配模型和公交客流分配模型3部分组成,并采用遗传算法对模型进行了求解,通过算例验证了模型的有效性。结果表明：在进行公交专用道线网规划时,交叉口的延误不可忽略;在考虑交叉口延误的基础上,对区域信号配时优化可进一步降低网络的出行总成本。     

考虑灵活性的地区电网新能源消纳能力评估方法

在水电富集的地区,水电站作为一种灵活性电源用于提高电网的新能源消纳能力。提出了一种考虑灵活性的地区电网新能源消纳能力评估方法,该方法能够保证系统安全可靠,同时全额消纳新能源。首先,考虑源荷功率的相关性,采用K均值聚类技术生成典型场景;然后,通过灵活性电源的优化调度,使得系统在正常运行状态下全额消纳新能源,并在故障状态下使负荷削减量的期望值最小;最后,选取中国南方某沿海地区110 kV电网进行算例分析,研究新能源渗透率和最小负荷削减量期望值的关系,进而评估系统的新能源消纳能力,验证文中方法的有效性。     

考虑冷热电三联供系统耦合特性的区域综合能源系统运行优化

为了加快实现双碳目标,提高能源利用效率、减少碳排放量,本文通过选取关键供能设备 冷热电三联供系统 （combined cooling heating and power system,CCHP）构建综合能源系统模型,并利用改进的二代非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA-Ⅱ）研究了引入该设备后园区整体运行方式和运作效率的改变。结果表明：CCHP 设备可通过其强耦合特性实现供能侧设备的多能互补和能量梯级利用;可见通过引入 CCHP 过后,可大大提高综合能源系统的运行效率,在减少运行成本的同时相对控制碳排放量的释放,提高系统总体效益。     

用于 RFID 网络规划的含 Expansion 关系的多目标云优化算法

给出了一个含有Expansion关系的多目标云优化算法,并用于求解RFID网络规划问题。该算法的思想源自于云模型,利用云模型理论估计优化过程的优势解区域和生成新解。在优化过程中,算法利用获得的信息建立优势解区域的云模型,并用反向云生成算法计算该云模型的3个数字特征。在此基础上,依据这3个数字特征,用正向云生成算法产生当前代的子代种群。为了引导寻优过程,Expansion关系被用于比较最好的一些个体,并对当前代种群和当前代子种群的并集用Expansion关系进行排序;之后,依据这个排序结果从中选择一些最好的个体组成下一代种群。该算法与其它一些算法就一组基准函数进行了模拟测试比较,并用于求解一个模拟RFID网络规划问题,代距准则（ GD）和多样性（Δ）用于评价算法的性能,模拟结果显示该算法是有效的。     

有杆泵抽油系统气体膨胀能研究

目前抽油机井系统效率仿真方法只考虑地层产出气对泵效的影响,忽略了其在举升过程中释放的能量,导致高气油比井系统效率仿真结果精度偏低。针对这种现象,提出了地层中的气体在举升过程中释放的能量,包括溶解气膨胀能和自由气膨胀能两部分的理论。将有杆抽油系统输入功率划分为有效功率、气体膨胀功率、地面损失功率、地下损失功率4部分。应用能量守恒的理论,建立了自由气膨胀功率计算仿真模型,完善了以能量法为基础的系统输入功率计算模型,提高了系统效率计算仿真精度。仿真实例表明,在计算系统输入功率时,自由气膨胀功率不可忽略,其系统效率计算模型仿真精度更高。     

中国能源消费碳足迹的动态变化研究

为了研究温室气体排放过量造成的污染问题,国内外学者开始使用碳足迹作为低碳研究的重要工具,尝试从新角度来量化能源消费碳排放的影响。研究能源消费碳足迹在环境保护和治理方面蕴含的潜力不容忽视。研究能源消费的碳足迹,有利于控制温室气体的排放,降低温室效应带来的环境问题。利用IPCC公布的《国家温室气体排放清单指南》中碳排放的计算方法,定量研究2000—2011年中国能源消费的碳足迹数值,并针对近年碳足迹呈现的变化趋势,详细分析能源消费的碳足迹构成、人均碳足迹、碳足迹强度以及碳足迹生态压力等4个方面动态变化。研究表明:目前干部考评机制有待完善、能源消费结构不甚合理、能源观念相对落后、产业结构不合理和生态环境恶化等是中国碳足迹升高的主要原因,并在此基础上提出,需要从完善生态效益指标角度的干部考核评价体系;改善能源结构、减少高污染和高排放的能源消费量;改变生产和生活中的传统习惯和观念;调整产业结构,大力发展节能产业;增加绿地面积,优化生态环境等方面入手,降低中国能源消费碳足迹。     

算力网络与交易风控

算力作为数字经济的核心生产力,已经成为全球战略竞争的新焦点。传统计算模式不足以满足网络环境下的业务对于自身敏捷构造需求和外部大数据应用需求。在对比分析了网格计算、云计算、边缘计算、多云与云际计算的优缺点后,提出了一种新型计算模式:方舱计算,并介绍了方舱计算系统的三大组成部分。在此基础上,进一步提出了基于方舱计算构建算网系统的设想。作为方舱计算的典型应用,介绍了当前网络交易风控遇到的难题,结合方舱计算模式,通过建立并发系统行为理论与流量计算方法,发明了业务流程网络横切并发的调度技术,提出网络交易风控的行为认证方法,设计并实现了系统高并发、高辨识、高时效的目标。