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。     

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排放,在系统经济运行模型中考虑碳交易机制,通过改进的鲸鱼优化算法对模型进行求解.在保证系统负荷需求的前提下,对根据是否计及电储能设备碳排放情况下的综合能源系统各机组出力情况对比分析.结果表明,在低碳权重作用大时,计及电储能设备碳排放能够有效降低综合能源系统运行成本,同时减少碳排放总量.     

含电转气技术的电气耦合系统优化运行

在低碳经济背景下,风电、光伏的快速发展促进了电力工业低碳化的发展进程,但弃风、弃光问题愈发严重。电转气(P2G)技术的出现为解决可再生能源消纳问题提供了新思路。考虑减少碳排放和消纳弃风,提出一种含P2G与燃气轮机双向耦合的电-气-电能源循环的电气耦合系统低碳经济优化运行模型。模型以经济成本和碳交易成本之和最小为优化目标,并考虑了弃风惩罚成本以及P2G实现能源转换过程中的经济效益和环境效益,协调经济性与低碳性的同时实现了多目标问题的单目标化。通过对包含电转气和不含电转气两种场景下的系统进行算例分析,验证了优化模型的有效性和优越性。     

计及需求响应的主动配电系统优化调度研究

针对主动配电系统中负荷的动态变化性,将需求侧响应融入到该系统的优化调度中.考虑到分布式能源的碳排放特性,以配电网运行成本及二氧化碳排放成本最低为目标函数,引入可中断负荷等相关约束,建立了日前低碳经济调度模型.采用基于差分演化的果蝇优化算法求解模型.算例结果表明优化结果能够兼顾运行成本及排放成本,在调度中引入需求响应可以引导负荷转移,削峰填谷,具有显著的节能减排效益.     

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。     

基于AA-CAES电站和综合需求响应的供暖期弃风消纳策略

“双碳”目标背景下,为解决热电联产机组“以热定电”模式导致的大规模弃风问题,本文提出基于先进绝热压缩空气储能电站(advanced adiabatic compressed air energy storage, AA-CAES)和综合需求响应的综合能源系统(integrated energy system, IES)供暖期弃风消纳策略。首先,在“源-储”两侧建立热电联产机组与AA-CAES电站耦合运行模型,分析耦合运行实现热电解耦机理;其次,在“荷”侧引入价格型和替代型需求响应机制来探寻负荷侧优化系统调度潜力;然后,在IES中引入碳捕集系统和阶梯型碳交易机制来约束碳排放,并在碳排放量最少、综合成本最低为目标构建IES运行基础上,引入模糊机会规划约束模型来分析风、光不确定性对系统调度影响;最后,利用西北某地区实际数据进行算例验证。结果表明：热电机组与AA-CAES电站耦合运行相较于未耦合运行可提高风电消纳率84.55%、降低总成本11.42%、减少碳排放20.28%;综合需求响应机制的引入可进一步提高风电消纳率35.00%、降低总成本20.93%、减少碳排放24.43%;风光不确定性的...     

动力能源差异下混合公交车队调度方案生成方法

为了实现电动公交与燃油公交混合车队运营调度优化,提出了一种平衡电动公交与燃油公交环境成本和经济成本的混合公交车队调度方法.首先结合不同动力能源公交车辆的运行特性给定约束条件,将碳排放和分时电价融入电动公交和燃油公交运营能耗及成本分析中;然后考虑混合公交运营系统的经济成本与环境成本,建立综合运营成本最小化模型;最后提出基...     

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。     

低碳化背景下海运集装箱空箱调租优化

从低碳经济角度出发,考虑海运碳交易和碳排放约束,在保证重箱正常运输的前提下,建立空箱调租双目标优化模型,分析碳交易制度、碳排放限额以及碳交易价格对空箱调租总成本与空箱调运时间总偏差的影响.研究结果表明:政府小幅度降低分配船公司的碳排放份额可有效降低航运业碳排放量;船公司通过碳交易购买碳排放份额可缓解其减排压力,并可降低空箱调租总成本;政府可以适当提高碳交易价格以降低船公司的碳排放量.     

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.     

计及电动汽车有序调度的社区微网能量管理

电动汽车的有序充放电对于社区微网的能量管理至关重要,本文以考虑可再生能源出力不确定性的社区微网为研究对象,为提高系统应对源侧波动的调节能力,将电动汽车有序充放电与需求响应相结合,以微网总运行成本最小为目标,构建了社区微网的分布式鲁棒优化调度模型。基于能量平衡及设备运行特性,建立了电动汽车及微网内相关设备的数学模型,采用分布式鲁棒优化对源侧不确定性进行处理;基于综合范数条件构建了可再生能源出力不确定集并采用C&CG算法求解模型得到具有鲁棒性的微网能量调度方案,算例分析表明所提方法使运行成本降低10.66%,电网交互成本降低13.9%,碳交易成本降低了6.39%。     

基于综合评价指标的综合能源系统优化运行

随着绿色低碳发展观念日益深入,构建包含可再生能源在内的综合能源系统是解决能源短缺、降低环境污染的有效途径。借助电转气、燃气轮机、燃气锅炉等设备实现能源间的耦合,引入需求响应机制与碳交易机制,搭建了电-热-气综合能源系统架构。同时为更加科学、全面地优化系统运行,建立了基于层次分析法决策体系的综合能源系统综合评价指标运行优化模型,计及经济、环境、能源3个方面,采用基于Tent混沌映射与精英反向学习策略改进的麻雀搜索算法求解,得到调度时段内各设备最优配置方案。仿真结果验证了构建的系统、综合评价指标的合理性。     

考虑设备风险和风光不确定性的园区综合能源随机优化运行

综合能源系统因其能源梯级利用的高效性被广泛应用,而在运行过程中各设备的潜在故障风险与风光出力波动会成为系统供能稳定性的安全隐患。为此本文首先基于设备负载率建立了故障概率模型与设备风险模型。其次针对风光出力的不确定性采取蒙特卡洛采样法生成典型场景,建立了考虑设备风险与风光不确定性的综合能源多目标随机优化模型,运用分段线性化、宽容分层序列法将该模型处理为混合整数模型。最后通过算例仿真表明所提优化模型能够兼顾运行风险与经济成本,相较于传统经济调度,在总成本仅上升了9.6%时、设备风险降低了79.3%,证明了模型的经济性与安全性。     

考虑电动汽车充放电的智慧社区强化学习能源优化调度策略

为提高智慧社区能源系统(smart community energy system, SCES)运行的经济性,引入了电动汽车作为储能设备,并在此基础上提出了一种基于强化学习的新型智慧社区能源系统运行优化调度策略。首先,基于各能源设备运行机理构建了新型智慧社区能源系统模型,该模型考虑了电动汽车作为储能设备入网运行对负荷和供需平衡的影响。其次,将电动汽车分为耗能组和储能组,分别作为用电负荷和储能设备参与系统运行。分析了新型智慧社区能源系统多种能源设备的能量耦合关系,进而建立了电动汽车及各能源设备的非线性约束条件,并重新设计了算法的状态空间、动作空间以及奖励函数。再次,运用基于深度双Q网络(double deep Q network, DDQN)的新型智慧社区能源优化调度策略解决能源系统运行优化问题。最后,以某社区为例,仿真验证了所提策略可有效提高智慧社区能源系统运行的经济性。     

考虑碳排放指标的配电网经济调度方法

碳中和愿景下二氧化碳排放配额指标逐步递减，清洁电源必将超高比例渗透，传统配电网调度模式需解决碳排放达标与清洁电源强间歇性平抑等问题.在分析碳排放指标与电功率经济成本耦合关系的基础上，提出未来态配电网碳电耦合新型调度模型，针对系统运行碳排放成本递增若干场景，基于二阶锥规划模型提出配电网优化调度策略，设置不同的碳排放成本区间及并网容量区间，在改进的IEEE 33节点系统验证了方法的有效性，算例结果表明：在特定的成本区间内，配电网的发电行为随之变化，所提方法能够有效应用于双碳目标下的配电网经济调度中，提高配电网稳定性，促进清洁能源消纳.     

考虑源荷不确定性的综合能源系统日前经济调度

针对可再生能源出力及负荷不确定性对综合能源系统日前经济调度的影响,基于由热电联产系统、储热、蓄电装置以及电锅炉等组成的电热综合能源系统,研究了考虑源荷不确定因素的日前经济调度问题.将系统中可再生能源出力以及电热负荷均用梯形模糊参数表示,构建了基于可信性理论的模糊机会约束规划优化调度模型;采用模糊机会约束的清晰等价类将含模糊参数的机会约束规划模型转化为确定性的混合整数规划模型,在Python环境中建模,利用Gurobi求解器求解.最后,通过算例分析了储能装置对于提高系统经济性的作用以及源荷不确定性程度、不同置信水平对系统运行成本的影响,验证了所提模型的有效性.     

考虑风电出力偏差和调度经济性的风电接纳水平优化

采用威布尔风速分布模型,给出风电出力偏差期望值,并分析风电出力偏差给常规机组和风电并网运行的经济性带来的影响.在此基础上,建立综合考虑常规机组发电成本与风电场运行经济性的多目标经济调度模型,采用多目标粒子群优化算法,以风电出力预测值作为基准来定量优化与评估风电接纳水平.算例表明,该模型能够平衡常规机组与风电场运行的经济性,从经济性角度评估系统接纳风电的能力并为电网调度和风电场运行与规划提供一种依据.     

基于实时定价机制的综合能源系统多时间尺度优化调度

随着能源互联网快速发展,其物理载体综合能源系统成为未来能源利用的重要方式.针对区域综合能源系统优化调度问题,在实时电价的基础上设定实时天然气价格策略,提出一种基于实时定价机制的优先级调度策略,建立考虑日前运行成本最低和日内弃风弃光成本最小为目标函数的多时间尺度模型,应用含有自调节环节的改进粒子群优化算法对模型进行求解.通过算例验证了模型的有效性,比原有的分时定价策略更能进一步减少运行成本,提高能源利用效率,减少弃风弃光成本.     

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。