随着碳中和目标的推进,综合能源系统(integrated energy system,IES)以其多能耦合、能量梯级利用等优势,逐渐成为能源供应的重要发展方向。在具有差异化用能需求的多功能区IES之间实现协同规划与调度,对提高系统经济性、降低系统碳排放...随着碳中和目标的推进,综合能源系统(integrated energy system,IES)以其多能耦合、能量梯级利用等优势,逐渐成为能源供应的重要发展方向。在具有差异化用能需求的多功能区IES之间实现协同规划与调度,对提高系统经济性、降低系统碳排放有着重要作用。然而,由于碳捕集机组、多类型氢能利用设备等低碳元件的接入以及可再生能源发电的不断增加,随之而来的元件模型非凸性与系统内多类型不确定性对系统规划的影响亟需研究。对此,该文考虑了机组低碳改造和氢能多模式利用低碳特性,提出了一种针对多功能区综合能源系统的不确定性协同规划方法。首先,详细分析了多功能区供/用能特性与多能互补关系,构建了具有分区差异化特征的多功能区设备规划策略。其次,建立了低碳改造后的热电联产机组和氢能多模式利用设备的数学模型,并对其低碳特性进行了分析。基于此,为应对规划周期内系统低碳改造成本的不确定性和短期内可再生能源出力的不确定性,提出了一种混合长-短期不确定性的多功能区IES协同规划模型。通过基于二进制扩展的凸包线性化方法,对所提规划模型中的非线性约束进行凸化,并采用相应的迭代收缩求解算法实现模型的有效求解。最后,通过某实际多功能区IES算例进行仿真,结果验证了所提模型和所用算法的有效性。展开更多
在“双碳”战略的大背景下,含氢综合能源系统(hydrogen integrated energy system,HIES),以其高比例可再生能源的集成应用,已成为推动高效节能与实现深度脱碳的关键途径之一。HIES不仅有助于提升能源利用效率,更能有效促进碳排放的减少...在“双碳”战略的大背景下,含氢综合能源系统(hydrogen integrated energy system,HIES),以其高比例可再生能源的集成应用,已成为推动高效节能与实现深度脱碳的关键途径之一。HIES不仅有助于提升能源利用效率,更能有效促进碳排放的减少。为充分挖掘氢能在HIES中蕴含的低碳潜力,该文提出一种基于电气混合制氢及多氢能协同优化的HIES低碳经济调度策略。在传统IES基础上引入电制氢系统和气制氢系统,并对其产-储-用全过程进行精细化建模,在HIES中实现多元氢能的协调产用;为进一步控制系统碳排量以及提升新能源消纳能力,通过在HIES供给侧中引入动态碳排放因子来降低碳排放量,并减少弃风弃光。算例分析表明,所提出的计及动态碳排因子的电气混合制氢调度策略能够有效提高HIES的经济性和低碳性。展开更多
为实现综合能源系统(integrated energy system,IES)内部能源与碳排放配额同时出清,且解决在不同季节下碳排放规划不合理等问题,该文提出基于“碳-能”协同响应的IES季节性低碳经济优化调度方法。首先,搭建IES的“电热气碳”耦合运行框...为实现综合能源系统(integrated energy system,IES)内部能源与碳排放配额同时出清,且解决在不同季节下碳排放规划不合理等问题,该文提出基于“碳-能”协同响应的IES季节性低碳经济优化调度方法。首先,搭建IES的“电热气碳”耦合运行框架,采用离散化处理打破碳交易与能量交易在时间尺度上的差异,针对各类型主体的功率特性构建多能一致性动态平衡模型;其次,统一融合碳能交互价格,构建新型碳能交互市场,将低碳需求信号引入到各季节的碳能交互价格之中,提出考虑季节排碳规划和需求响应的“碳-能”协同响应策略;最后,以IES运行的经济性与低碳性为目标,依据季节性优化调度流程下发运行计划。算例结果验证了该文所提的新型碳能交互市场与“碳-能”协同响应机制对IES的季节性低碳经济优化调度带来了积极影响。展开更多
面向深度脱碳的综合能源系统转型是实现“碳达峰”目标的关键抓手。研究统筹工业、交通、电力、热力多元部门,并基于能源规划(EnergyPLAN)模型通过动态仿真模拟研判四川省综合能源系统低碳转型的技术可行性和经济合理性。结果显示:(1)...面向深度脱碳的综合能源系统转型是实现“碳达峰”目标的关键抓手。研究统筹工业、交通、电力、热力多元部门,并基于能源规划(EnergyPLAN)模型通过动态仿真模拟研判四川省综合能源系统低碳转型的技术可行性和经济合理性。结果显示:(1)冬季以热泵为核心的热电联产(Combined Heat and Power,CHP)是低碳热力重要导向,在全国保供需求下,燃气电厂占比下降。春季CHP逐渐被燃煤电厂和水电替代,夏季进入丰水期且日照辐射充足,但可能引发“弃水”“弃光”问题。核电在内陆缺乏发展优势且布局受地震活动限制,生物质能和地热能由于高昂成本致使出力贡献有待提升。(2)得益于水能禀赋优势,电力部门成为“碳达峰”工作排头兵。热力部门煤炭消费仍占据主导地位,作为过渡能源的天然气消费占比逐年提升,生物质燃料出力初显成效。工业重型生产依赖于高水平化石燃料的持续供能,电炉钢、氢冶金工艺发展有望推进转型进程。得益于运输工具转型及基础设施建设,交通部门电气化进程持续加快,且“绿氢”贡献有待增强。(3)2030年四川省综合能源系统成本排序由大到小依次为:燃料成本、投资成本、运行维护成本、碳排放成本。展开更多
为实现双碳背景下的低碳化发展,解决综合能源系统的多能供应及节能减排问题,提出含一种光热电站及氢储能的综合能源系统低碳优化运行策略。通过分析热能存储(thermal energy storage,TES)系统与氢储能系统联合运行,建立了多储能联供模型...为实现双碳背景下的低碳化发展,解决综合能源系统的多能供应及节能减排问题,提出含一种光热电站及氢储能的综合能源系统低碳优化运行策略。通过分析热能存储(thermal energy storage,TES)系统与氢储能系统联合运行,建立了多储能联供模型,有效地实现电-热能量的相互转移,提高能源利用率,优化系统的运行灵活性。将碳交易和碳税引入系统决策中,构建以购能成本、运维成本、碳交易成本等综合成本最小为目标的综合能源系统低碳调度优化模型。最后分析了不同场景运行,对优化模型进行仿真分析。结果表明,考虑TES和氢储能协调调度能够有效的降低运行成本、减少碳排放。展开更多
多能互补综合能源系统(multi-energy complementary integrated energy system,MCIES)是提升能源利用效率、促进能源可持续发展、绿色低碳转型和实现“双碳”目标的重要途径。该文考虑绿证交易(green certificate trading,GCT)、碳交易(...多能互补综合能源系统(multi-energy complementary integrated energy system,MCIES)是提升能源利用效率、促进能源可持续发展、绿色低碳转型和实现“双碳”目标的重要途径。该文考虑绿证交易(green certificate trading,GCT)、碳交易(carbon emission trading,CET)联合机制,提出一种基于主从博弈的MCIES电-热-气协同低碳优化调度模型,将综合能源系统运营商(integrated energy system operator,IESO)作为领导者,能源供应商(energy suppliers,ES)作为跟随者,分析各方在追求自身利益最大化时的行为。该文首先介绍了MCIES总体研究框架以及数学模型;然后,在IESO和ES之间建立主从博弈模型;其次,采用遗传算法联合混合整数线性规划(genetic algorithm and the mixed integer linear programming,GA-MILP)的方法求解;最后,通过算例分析验证所提方法的有效性,在保证博弈双方收益的同时,实现系统的节能降碳。展开更多
文摘随着碳中和目标的推进,综合能源系统(integrated energy system,IES)以其多能耦合、能量梯级利用等优势,逐渐成为能源供应的重要发展方向。在具有差异化用能需求的多功能区IES之间实现协同规划与调度,对提高系统经济性、降低系统碳排放有着重要作用。然而,由于碳捕集机组、多类型氢能利用设备等低碳元件的接入以及可再生能源发电的不断增加,随之而来的元件模型非凸性与系统内多类型不确定性对系统规划的影响亟需研究。对此,该文考虑了机组低碳改造和氢能多模式利用低碳特性,提出了一种针对多功能区综合能源系统的不确定性协同规划方法。首先,详细分析了多功能区供/用能特性与多能互补关系,构建了具有分区差异化特征的多功能区设备规划策略。其次,建立了低碳改造后的热电联产机组和氢能多模式利用设备的数学模型,并对其低碳特性进行了分析。基于此,为应对规划周期内系统低碳改造成本的不确定性和短期内可再生能源出力的不确定性,提出了一种混合长-短期不确定性的多功能区IES协同规划模型。通过基于二进制扩展的凸包线性化方法,对所提规划模型中的非线性约束进行凸化,并采用相应的迭代收缩求解算法实现模型的有效求解。最后,通过某实际多功能区IES算例进行仿真,结果验证了所提模型和所用算法的有效性。
文摘在“双碳”战略的大背景下,含氢综合能源系统(hydrogen integrated energy system,HIES),以其高比例可再生能源的集成应用,已成为推动高效节能与实现深度脱碳的关键途径之一。HIES不仅有助于提升能源利用效率,更能有效促进碳排放的减少。为充分挖掘氢能在HIES中蕴含的低碳潜力,该文提出一种基于电气混合制氢及多氢能协同优化的HIES低碳经济调度策略。在传统IES基础上引入电制氢系统和气制氢系统,并对其产-储-用全过程进行精细化建模,在HIES中实现多元氢能的协调产用;为进一步控制系统碳排量以及提升新能源消纳能力,通过在HIES供给侧中引入动态碳排放因子来降低碳排放量,并减少弃风弃光。算例分析表明,所提出的计及动态碳排因子的电气混合制氢调度策略能够有效提高HIES的经济性和低碳性。
文摘为实现综合能源系统(integrated energy system,IES)内部能源与碳排放配额同时出清,且解决在不同季节下碳排放规划不合理等问题,该文提出基于“碳-能”协同响应的IES季节性低碳经济优化调度方法。首先,搭建IES的“电热气碳”耦合运行框架,采用离散化处理打破碳交易与能量交易在时间尺度上的差异,针对各类型主体的功率特性构建多能一致性动态平衡模型;其次,统一融合碳能交互价格,构建新型碳能交互市场,将低碳需求信号引入到各季节的碳能交互价格之中,提出考虑季节排碳规划和需求响应的“碳-能”协同响应策略;最后,以IES运行的经济性与低碳性为目标,依据季节性优化调度流程下发运行计划。算例结果验证了该文所提的新型碳能交互市场与“碳-能”协同响应机制对IES的季节性低碳经济优化调度带来了积极影响。
文摘面向深度脱碳的综合能源系统转型是实现“碳达峰”目标的关键抓手。研究统筹工业、交通、电力、热力多元部门,并基于能源规划(EnergyPLAN)模型通过动态仿真模拟研判四川省综合能源系统低碳转型的技术可行性和经济合理性。结果显示:(1)冬季以热泵为核心的热电联产(Combined Heat and Power,CHP)是低碳热力重要导向,在全国保供需求下,燃气电厂占比下降。春季CHP逐渐被燃煤电厂和水电替代,夏季进入丰水期且日照辐射充足,但可能引发“弃水”“弃光”问题。核电在内陆缺乏发展优势且布局受地震活动限制,生物质能和地热能由于高昂成本致使出力贡献有待提升。(2)得益于水能禀赋优势,电力部门成为“碳达峰”工作排头兵。热力部门煤炭消费仍占据主导地位,作为过渡能源的天然气消费占比逐年提升,生物质燃料出力初显成效。工业重型生产依赖于高水平化石燃料的持续供能,电炉钢、氢冶金工艺发展有望推进转型进程。得益于运输工具转型及基础设施建设,交通部门电气化进程持续加快,且“绿氢”贡献有待增强。(3)2030年四川省综合能源系统成本排序由大到小依次为:燃料成本、投资成本、运行维护成本、碳排放成本。
文摘为实现双碳背景下的低碳化发展,解决综合能源系统的多能供应及节能减排问题,提出含一种光热电站及氢储能的综合能源系统低碳优化运行策略。通过分析热能存储(thermal energy storage,TES)系统与氢储能系统联合运行,建立了多储能联供模型,有效地实现电-热能量的相互转移,提高能源利用率,优化系统的运行灵活性。将碳交易和碳税引入系统决策中,构建以购能成本、运维成本、碳交易成本等综合成本最小为目标的综合能源系统低碳调度优化模型。最后分析了不同场景运行,对优化模型进行仿真分析。结果表明,考虑TES和氢储能协调调度能够有效的降低运行成本、减少碳排放。
文摘多能互补综合能源系统(multi-energy complementary integrated energy system,MCIES)是提升能源利用效率、促进能源可持续发展、绿色低碳转型和实现“双碳”目标的重要途径。该文考虑绿证交易(green certificate trading,GCT)、碳交易(carbon emission trading,CET)联合机制,提出一种基于主从博弈的MCIES电-热-气协同低碳优化调度模型,将综合能源系统运营商(integrated energy system operator,IESO)作为领导者,能源供应商(energy suppliers,ES)作为跟随者,分析各方在追求自身利益最大化时的行为。该文首先介绍了MCIES总体研究框架以及数学模型;然后,在IESO和ES之间建立主从博弈模型;其次,采用遗传算法联合混合整数线性规划(genetic algorithm and the mixed integer linear programming,GA-MILP)的方法求解;最后,通过算例分析验证所提方法的有效性,在保证博弈双方收益的同时,实现系统的节能降碳。
