考虑碳交易成本及区域能源优化的配电网扩展规划研究

随着《碳排放权交易管理办法》的正式实施,加速了碳排放权交易的进度,在此背景下考虑区域综合能源系统(regional integrated energy system, RIES)接入配网后需求响应、可再生资源消纳和碳排放交易成本的影响,提出一种新的配电网规划方法。首先,对区域综合能源系统结构进行概述,介绍典型区域综合能源系统的构成及特点;其次,将碳交易成本、弃风弃光成本和需求响应引入配电网扩展模型当中,综合考虑系统的碳排放、弃风弃光和需求侧响应对区域综合能源系统的影响,促进系统整体的优化运行。在上述基础上构建考虑区域综合能源系统优化的配网扩展优化双层模型,采用改进粒子群算法(improved particle swarm optimization, IPSO)和预测校正内点法(prediction correction interior point method, PCIP)求解规划层和运行层模型。最后,运用算例系统对构建的模型和方法进行验证。结果表明：配电网扩展规划时,充分考虑区域综合能源系统优化,能够提升可再生能源的消纳,降低整体的扩展规划成本。     

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.     

基于运行特性和生命周期理论的综合能源系统优化方法

综合能源系统是实现节能减排的有效途径之一,经济性和低碳性对于综合能源系统(integratedenergysystem,IES)的运行调度同等重要,设备运行特性对IES运行调度具有重要的影响.本文基于设备运行特性与生命周期理论,构建考虑设备运行特性的输入能源(柴油、天然气、系统内新能源机组、大电网输入电能)生命周期碳排放数据库.基于碳排放数据库,考虑碳交易机制,建立IES经济低碳模型.该模型在考虑设备运行约束与系统能量转换特点基础上,以系统总成本最小为优化目标对系统运行进行优化,该优化目标中包含了运行成本与碳交易成本.通过算例分析与低碳模型、经济模型相比较,发现IES经济低碳模型能兼顾系统经济性和低碳性,能在以较低经济成本运行的同时,产生较少的碳排放.基于IES经济低碳模型,通过不同场景的对比分析,分析不同碳交易价格下的IES运行特性,得出碳交易价格变化与IES经济低碳运行的相关性,为碳交易价格的制定提供一定建议.考虑微型燃气轮机与柴油发电机运行特性,分析两类设备不同最大运行效率变化下IES经济低碳运行特点,从设备层面与系统层面基于运行效率变化对IES经济低碳运行特点进行分析,得出了最...     

考虑负荷平移的虚拟电厂低碳经济调度

虚拟电厂是聚合发电侧分布式能源与用户侧负荷需求的有效途径。针对可再生能源发电出力的间歇性和反调峰特性问题,以碳配额与可再生能源消纳保障机制为背景,本文建立了考虑负荷平移、“碳交易-绿证”、可再生能源消纳权重、碳排放配额、运行成本约束的虚拟电厂多目标调度优化模型。首先,以风光出力追踪和用电负荷波动平抑为目标构造负荷平移模型,并给出“移出—汇总—分配”的求解策略;其次,引入碳交易与绿证交易机制,以系统调度成本和CO₂排放量最优为目标,构建多目标优化模型,实现虚拟电厂低碳化与经济性的有效平衡;最后,运用参照点法(reference point approach, RPA)对调度模型进行求解,并结合模糊理论和二元对比定权法给出RPA度量标准取值模型。算例仿真结果表明：模型可以有效提高虚拟电厂的经济效益与可再生能源消纳能力,激发虚拟电厂低碳减排的积极性。     

我国碳排放交易试点政策对试点省市减排效果及影响路径分析

碳排放交易作为促减排的成熟手段之一，量化其对城市生产中碳排放及影响路径对我国未来促发展保生态有重要意义。本研究旨在从碳排放和碳排放强度两个角度，采用双重差分模型探究碳排放交易试点政策对减排效果的影响并利用中介效应方法厘清其中间机制。结果表明试点政策显著降低碳排放量以及碳排放强度，并且碳排放交易试点政策可通过提高试点城市的技术创新能力，调整能源结构和产业结构，降低碳排放量和降低碳排放强度以提高减排效率。本研究认为未来可以通过根据不同城市的发展情况鼓励建设高新技术产业和引进和国外先进的“绿色”生产链以及根据其发展需求不同调整第二产业占比以降低碳排放量和降低碳排放强度。     

钢铁企业炼铁系统碳素流分析及CO2减排措施

针对某钢铁企业炼铁系统,建立了炼铁系统碳素流模型;基于碳平衡原理,用实际生产数据计算出碳排放量,分析碳排放的影响因素并分析了碳排放与投入系统能源之间的关系.结果表明:炼铁系统碳排放模型计算的碳排放量更加符合我国实际;能源消耗量与碳排放量之间存在协同作用,能源消耗引起的碳排放占系统CO2排放的95%,且每种能源的碳排放潜力不同,煤、焦炭等能源的排放潜力较大.指出降低炼铁系统CO2排放关键在于改变能源结构、采用清洁能源和开发节能减排新技术.     

不同碳排放调控政策下的船舶航速优化

针对不同碳排放调控政策下船舶航速进行优化.首先,分别建立碳排放最小和船舶运输成本最小的航速优化模型;其次,综合考虑航速降低带来的碳排放量减少和船舶投入增加带来的碳排放量增加,建立不同碳排放调控政策(定额征收碳税、按量征收碳税以及基于碳排放权交易处理碳排放)下基于船舶运输成本最小的航速优化模型.通过算例验证模型的有效性,比较分析不同碳排放控制政策下的航速水平,并且针对不同碳排放控制政策分别分析碳排放限额、碳税水平、碳交易价格对班轮公司成本的影响.研究结果表明,定额征收碳税的碳排放政策调控效果要优于定量征收碳税和基于碳排放权交易处理碳排放的碳排放政策调控效果.     

考虑绿证-碳交易机制的含风电电力系统优化调度

为探求新电改能源政策对调度的影响,首先对绿证交易机制(tradable green certificate,TGC)进行建模,同时在传统碳交易(carbon trading,CT)模型中引入碳抵消机制,建立了综合考虑绿证交易机制与碳交易机制的含风电电力系统优化调度模型。在经济目标函数中引入基于风电比例的TGC成本与受TGC影响的CT成本,建立绿证-碳交易成本(TGC-CT cost,TCC)模型。基于机会约束理论处理风电预测误差的不确定性,采用布谷鸟算法处理目标函数。算例分析表明,在新电改政策下,调度中引入TCC机制能有效降低成本,提高新能源消纳能力,实现经济调度,从而证明了模型的正确性。     

碳排放交易机制下随机性库存控制模型研究

为避免全球变暖造成灾难性的影响,碳排放交易机制已成为一种人们普遍接受的控制碳排放手段。建立了碳排放交易机制下随机性库存控制模型,分析了不同条件下最优订购量与期望成本的变化,得出当碳交易价格增加时,最优订购量会减少;碳排放配额增加时,期望成本会减少,而最优订购量保持不变。最后用算例说明碳排放交易机制使政府更重视企业微观层面的节能减排,引导企业更倾向减少碳排放量。     

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。     

考虑碳排放影响的物流园区布局优化研究

合理的物流园区功能区布局有助于提高物流作业效率、降低物流成本.在考虑碳排放影响基础上,提出一种结合拓展环境负荷模型（Stochastic Impacts by Regression on Population, Affluence, and Technology, STIRPAT）与系统布局规划理论（Systematic Layout Planning, SLP）的物流园区布局优化方法,针对物流园区的功能布局需求,采用Kaya扩展恒等式与对数平均迪氏指数模型（Log Arithmic Mean Divisia Index, LMDI）进行因素选择及分解,通过构建STIRPAT碳排放模型,对员工规模、产业结构、能源结构及能源强度等因素进行回归分析,探讨物流园区碳排放的影响机理.然后,以改进SLP法为依据,采用灰色预测模型划分货运需求状态并基于马尔科夫链进行预测结果修正,以货运搬运成本最小、综合相关性最大、碳排放量最低为优化目标,采用多种群遗传算法进行布局优化方案求解.实例分析结果表明：物流园区布局优化时,非物流关系及综合相关性分析中需要考虑与园区运营及运输组织相关的产业结构和能源强度因素...     

多能源互补分布式能源系统集成研究综述及展望

分布式能源系统具有清洁、低碳、能量利用高效等多种优势,是缓解能源危机和温室效应的有效手段,然而大部分可再生能源具有波动性、间歇性等特性,也为其碳排放精细核算带来了挑战。为提高现有碳核算方法的时空精细度和促进碳排放的系统管理,开展“碳视角”的研究。首先考虑可再生能源波动性对发电机组碳排放强度的影响,设计了表征发电机组不同时隙碳排放强度的动态碳排放因子;其次将动态碳排放因子嵌入到优化模型中,构建了分布式能源系统两阶段实时优化模型;最后提出含碳预测、碳优化与核算、碳交易的三阶段碳管理模型。结果表明：机组负荷强度波动性越大,使用动态碳排放因子核算相较于静态碳排放因子的准确性越高;运行调度中两阶段实时优化算法可使碳排放量显著下降;通过三阶段碳管理模型可使经济成本和环境成本显著降低,有助于微观层面的碳排放精细管理,实现自下而上的碳管理。

     

对城市煤炭供应过程中煤炭运输车的路径规划

针对城市煤炭运输过程中多配送站的车辆路径规划问题,须考虑行驶距离和实际装载量对物流配送过程中车辆燃料消耗量和碳排放量的影响。首先,将燃料成本和碳排放成本考虑到总成本中,提出了以最小化物流成本和碳排放量的多目标多配送站车辆路径规划问题,建立了该问题的混合整数规划模型。其次,基于该模型特点,设计了改进的化学反应算法,对问题进行求解。该算法采用两部编码和矩阵编码方式,设计了基于贪婪搜索策略的种群初始化方法,并进一步设计了4种化学反应。最后,通过随机产生数据进行数值实验。实验结果表明:车辆多行驶较短的距离可以降低碳排放量,这为兼顾物流成本和碳排放量的多配送站车辆配送问题提供了方法指导。     

考虑碳排放权交易的供应链三方企业价格决策

考虑碳排放权交易,研究由碳排放权供应商、制造商和零售商组成的供应链系统三方企业价格决策问题,根据制造商和零售商所组成的供应链分散决策和集中决策情形,分别建立三方企业价格决策模型,并比较分析两种决策情形的优化结果.理论分析表明:供应链集中决策情形下碳排放权供应商的碳权转移价格、碳排放权供应商利润、制造商与零售商组成的供应链利润均高于分散决策.最后通过算例对模型进行验证,并分析单位碳排放权成本、单位产品碳排放成本、单位产品碳排放量和政府分配的碳排放配额对碳排放权供应商利润、制造商利润和零售商利润的影响.     

中国区域碳排放与影响因素关系的实证分析——基于省际面板数据

综合考虑经济增长和能源强度对碳排放量的影响,采取中国30个省市1997-2011年的相关数据,运用面板单位根、协整检验方法和误差修正模型,描述了东中西部地区碳排放总量、GDP总量和碳排放强度的变动趋势,验证了中国各区域间经济增长、能源强度与碳排放量存在长期协整关系,经济规模每增长1%,碳排放将增长1.42%。从短期的误差修正模型结果上看,碳排放与经济增长、能源强度之间存在动态调整机制。     

考虑成本-碳排放量双目标的快递包装回收设施选址研究

2014年我国快递业务量成为世界第一,这标志着我国快递行业进入快速发展阶段。但是与此同时,快递包装带来的资源浪费和环境污染日益凸显。建立快递包装回收逆向物流网络,对快递包装进行回收是解决上述问题的有效途径。同时,在“双碳”战略要求下,决策者在进行规划时不仅要考虑成本因素,还要考虑碳排放量对环境的影响,以及在实施过程中对成本和碳排放量目标的权衡。针对上述问题,本研究建立考虑成本-碳排放量双目标的快递包装回收设施选址模型。为使模型更加贴近实际,本研究考虑了不同区域建设成本、不同处理技术成本和不同车辆类型对成本和碳排放量的影响。为求解模型,本研究利用NSGA-Ⅱ算法进行求解,得到了Pareto前沿解。本研究将Pareto前沿解根据成本和碳排放量的相对关系划分为3类,并分析每一类的特点,为决策者在实践中根据现实的经济发展水平和碳排放量要求进行决策提供了依据。     

城市能源系统碳达峰路径最优化

为了响应2030年碳达峰和2060年碳中和的目标,我国各行业及区域均需要根据自身资源禀赋和未来发展预期对能源系统发展进行低碳规划。科学的规划可以在一定程度上降低碳减排的成本。该文建立了基于超结构建模方法的能源系统发展规划模型,可用于以碳达峰为目标的发展路径规划。该模型以区域能源系统结构及主要基础设施为规划起始点,综合考虑规划期内不同时间段上多种能源供应、转化、传输、储存、消费技术可能性及相互替代性,从而得到能源系统总成本最优的低碳发展技术路径。该文以某规模以上城市为例,对其2021—2035年间的能源系统发展路径进行了规划设计,将该市的碳排放峰值控制为1.79亿t, 15年内累计减少二氧化碳排放共计1.5亿t。     

配电网-区域综合能源系统的合作博弈模型

为解决配电网与区域综合能源系统不同独立利益主体的利益分配问题，该文依据合作博弈理论，提出配电网-区域综合能源系统的合作博弈模型.通过对交互电价/功率的不断协商直至达成共识，提升各参与者收益，实现合作共赢.算例分析结果表明：相对于主从博弈模型、谈判博弈模型，该文合作博弈模型的总收益分别提高了52.97%,1 159.4%;总碳排放量分别降低了7.81%,7.99%;区域综合能源系统(regional integrated energy system,简称RIES)的燃气消耗量分别提高了26.19%,34.36%;RIES天然气-电转换比分别提高了5.89%,6.76%.因此，该文模型具有更高的交互积极性、更优的经济性及更强的环保性.     

考虑光热电站与风电系统低碳经济调度研究

为提高风电消纳,平抑负荷波动,实现系统经济、低碳运行,从光热电站特性出发,提出一种考虑阶梯型碳交易机制和需求响应的光热电站联合风电系统低碳经济优化调度模型。首先,加入电加热装置,构成含风电-光热联合发电系统,提高系统整体调度灵活性。其次,采用场景法处理可再生能源及负荷不确定性,并在源侧引入阶梯型碳交易机制控制碳排放量,在荷侧通过需求响应平滑负荷曲线,建立以系统总运行成本最低的优化目标函数。最后利用CPLEX求解工具箱进行求解。算例设置不同工况对比分析,结果表明所建立的模型在提高风电消纳的同时,保证经济性并降低系统碳排放量。     

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。