月刊
ISSN 1000-7229
CN 11-2583/TM
电力建设 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (5): 108-119.doi: 10.12204/j.issn.1000-7229.2023.05.011
杨毅1(), 易文飞1(), 王晨清1(), 王明深1(), 吴志军2(), 穆云飞2(), 郑明忠1()
收稿日期:
2022-11-08
出版日期:
2023-05-01
发布日期:
2023-04-27
通讯作者:
吴志军(1997),男,硕士研究生,主要研究方向为综合能源系统优化调度,E-mail:2021234422@tju.edu.cn。
作者简介:
杨毅(1983),男,博士,教授级高级工程师,主要研究方向为综合能源系统协调控制、继电保护、交直流柔性输配电技术,E-mail:yang_yi_ee@163.com;基金资助:
YANG Yi1(), YI Wenfei1(), WANG Chenqing1(), WANG Mingshen1(), WU Zhijun2(), MU Yunfei2(), ZHENG Mingzhong1()
Received:
2022-11-08
Online:
2023-05-01
Published:
2023-04-27
Supported by:
摘要:
在传统的电力系统低碳调度中,将发电厂视为唯一碳排放责任承担者对发电侧极不公平。追踪碳排放的来源,公平地将碳排放分摊到发电侧和用户侧并引导用户环保用电意义重大。针对已有碳流追踪方法因复功率运算导致追踪结果出现负碳排的问题,提出了一种基于碳排放流的碳流追踪方法,在碳流计算的基础上对系统碳流进行直接追踪;基于追踪结果,构建了由发电厂和用户共同承担的碳排放责任分摊模型;进而提出了基于碳流追踪的电力系统源网荷低碳经济调度方法,该方法在一阶段以发电成本和发电侧碳排放成本最小为目标对机组组合进行优化;二阶段以需求响应成本和用户碳排放成本最小化优化负荷分布。算例分析表明:相比于已有追踪方法,所提碳流追踪方法能够避免负碳排的出现;所提低碳经济调度方法可以兼顾系统的经济性和环保性,同时引导用户主动响应并降低系统的碳排放量。
中图分类号:
杨毅, 易文飞, 王晨清, 王明深, 吴志军, 穆云飞, 郑明忠. 基于碳流追踪的电力系统源网荷低碳经济调度[J]. 电力建设, 2023, 44(5): 108-119.
YANG Yi, YI Wenfei, WANG Chenqing, WANG Mingshen, WU Zhijun, MU Yunfei, ZHENG Mingzhong. Low-Carbon and Economic Optimal Scheduling of Power System Source-Grid-Load Based on Carbon Flow Tracing Method[J]. ELECTRIC POWER CONSTRUCTION, 2023, 44(5): 108-119.
图3 基于碳流追踪的电力系统源网荷低碳经济调度模型框架
Fig.3 Framework of low-carbon economic dispatching model of power system source-grid-load based on the carbon flow tracing method
[1] | 张凯, 张为荣. 电力部门碳排放达峰路径与政策[R]. 北京: 北京大学能源研究院. 2021. |
ZHANG Kai, ZHANG Weirong. Pathways and policy for peaking CO2 emissions in China’s power sector[R]. Beijing: Institute of Peking University Energy Research, 2021. | |
[2] | 康重庆, 杜尔顺, 李姚旺, 等. 新型电力系统的“碳视角”: 科学问题与研究框架[J]. 电网技术, 2022, 46(3): 821-833. |
KANG Chongqing, DU Ershun, LI Yaowang, et al. Key scientific problems and research framework for carbon perspective research of new power systems[J]. Power System Technology, 2022, 46(3): 821-833. | |
[3] | 陈厚合, 茅文玲, 张儒峰, 等. 基于碳排放流理论的电力系统源-荷协调低碳优化调度[J]. 电力系统保护与控制, 2021, 49(10): 1-11. |
CHEN Houhe, MAO Wenling, ZHANG Rufeng, et al. Low-carbon optimal scheduling of a power system source-load considering coordination based on carbon emission flow theory[J]. Power System Protection and Control, 2021, 49(10): 1-11. | |
[4] | 李保卫, 胡泽春, 宋永华, 等. 电力碳排放区域分摊的原则与模型[J]. 电网技术, 2012, 36(7): 12-18. |
LI Baowei, HU Zechun, SONG Yonghua, et al. Principle and model for regional allocation of carbon emission from electricity sector[J]. Power System Technology, 2012, 36(7): 12-18. | |
[5] | 龚昱, 蒋传文, 李明炜, 等. 基于复功率潮流追踪的电力用户侧碳排放计量[J]. 电力系统自动化, 2014, 38(17): 113-117. |
GONG Yu, JANG Chuanwen, LI Mingwei, et al. Carbon emission calculation on power consumer side based on complex power flow tracing[J]. Automation of Electric Power Systems, 2014, 38(17): 113-117. | |
[6] | 胡昱楠. 网损分摊法在输电网中的应用研究[D]. 北京: 华北电力大学, 2022. |
HU Yunan. Research on loss allocation application of transmission network[D]. Beijing: North China Electric Power University, 2022. | |
[7] | 周天睿, 康重庆, 徐乾耀, 等. 电力系统碳排放流分析理论初探[J]. 电力系统自动化, 2012, 36(7): 38-43. |
ZHOU Tianrui, KANG Chongqing, XU Qianyao, et al. Preliminary theoretical investigation on power system carbon emission flow[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(7): 38-43. | |
[8] | 周天睿, 康重庆, 徐乾耀, 等. 电力系统碳排放流的计算方法初探[J]. 电力系统自动化, 2012, 36(11): 44-49. |
ZHOU Tianrui, KANG Chongqing, XU Qianyao, et al. Preliminary investigation on a method for carbon emission flow calculation of power system[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(11): 44-49. | |
[9] | 康重庆, 程耀华, 孙彦龙, 等. 电力系统碳排放流的递推算法[J]. 电力系统自动化, 2017, 41(18): 10-16. |
KANG Chongqing, CHENG Yaohua, SUN Yanlong, et al. Recursive calculation method of carbon emission flow in power systems[J]. Automation of Electric Power Systems, 2017, 41(18): 10-16. | |
[10] | 冯欣, 杨军. 考虑网络损耗的碳排放流理论改进与完善[J]. 电力自动化设备, 2016, 36(5): 81-86. |
FENG Xin, YANG Jun. Improvement and enhancement of carbon emission flow theory considering power loss[J]. Electric Power Automation Equipment, 2016, 36(5): 81-86. | |
[11] | 周全, 冯冬涵, 徐长宝, 等. 负荷侧碳排放责任直接分摊方法的比较研究[J]. 电力系统自动化, 2015, 39(17): 153-159. |
ZHOU Quan, FENG Donghan, XU Changbao, et al. Methods for allocating carbon obligation in demand side: a comparative study[J]. Automation of Electric Power Systems, 2015, 39(17): 153-159. | |
[12] | 袁书林. 基于电力系统碳排放流理论的碳排放分摊模型[D]. 长沙: 长沙理工大学, 2014. |
YUAN Shulin. A research on the model of allocation of the carbon emission in power system based on carbon emission flow theory[D]. Changsha: Changsha University of Science & Technology, 2014. | |
[13] | 陈丽霞, 孙弢, 周云, 等. 电力系统发电侧和负荷侧共同碳责任分摊方法[J]. 电力系统自动化, 2018, 42(19): 106-111. |
CHEN Lixia, SUN Tao, ZHOU Yun, et al. Method of carbon obligation allocation between generation side and demand side in power system[J]. Automation of Electric Power Systems, 2018, 42(19): 106-111. | |
[14] | 毕瀚文, 范晓舟, 肖海, 等. 支撑电力系统全环节碳流追踪的节点导纳矩阵算法研究[J/OL]. 中国电机工程学报: 1-13 (2022-10-11) [2023-02-13]. https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20221010.1151.002.html. |
BI Hanwen, FAN Xiaozhou, XIAO Hai, et al. A node admittance matrix algorithm to support the carbon emission tracing model of whole power system[J/OL]. Proceedings of the CSEE: 1-13 (2022-10-11) [2023-02-13]. . | |
[15] | 陈家兴, 王春玲, 刘春明. 基于改进碳排放流理论的电力系统动态低碳调度方法研究[J/OL]. 中国电力: 1-15(2023-01-13) [2023-02-13]. https://kns.cnki.net/kcms/detail//11.3265.tm.20230112.1847.001.html. |
CHEN Jiaxing, WANG Chunling, LIU Chunming. Research on dynamic low-carbon dispatching method of power system based on improved carbon emission flow theory[J/OL]. Electric Power:1-15(2023-01-13) [2023-02-13]. https://kns.cnki.net/kcms/detail//11.3265.tm.20230112.1847.001.html. | |
[16] |
KANG C Q, ZHOU T R, CHEN Q X, et al. Carbon emission flow from generation to demand: a network-based model[J]. IEEE Transactions on Smart Grid, 2015, 6(5): 2386-2394.
doi: 10.1109/TSG.2015.2388695 URL |
[17] |
BARCIA P, PESTANA R. Tracing the flows of electricity[J]. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2010, 32(4): 329-332.
doi: 10.1016/j.ijepes.2009.09.009 URL |
[18] | 荆朝霞, 刘瑗瑗, 曾丽. 4种电网源流分析方法比较[J]. 电力系统自动化, 2010, 34(23): 42-51. |
JING Zhaoxia, LIU Yuanyuan, ZENG Li. Comparison between four commonly used power flow composition analytic methods[J]. Automation of Electric Power Systems, 2010, 34(23): 42-51. | |
[19] | 赵金利, 赵晶, 贾宏杰, 等. 基于潮流追踪和机组再调度的割集断面功率控制方法[J]. 电力系统自动化, 2009, 33(6): 16-20. |
ZHAO Jinli, ZHAO Jing, JIA Hongjie, et al. Interface power control method based on power flow tracing and generator re-dispatch[J]. Automation of Electric Power Systems, 2009, 33(6): 16-20. | |
[20] | GONG J R, RUAN T T, CHEN H, et al. Simulation research on multi-energy participation in electricity market operation considering user-side carbon responsibility[C]// 2022 5th International Conference on Energy, Electrical and Power Engineering (CEEPE). IEEE, 2022: 944-949. |
[21] | 陈达, 鲜文军, 吴涛, 等. 混合电力市场下碳排放流的分配[J]. 电网技术, 2016, 40(6): 1683-1688. |
CHEN Da, XIAN Wenjun, WU Tao, et al. Allocation of carbon emission flow in hybrid electricity market[J]. Power System Technology, 2016, 40(6): 1683-1688. | |
[22] | 汪超群, 陈懿, 文福拴, 等. 电力系统碳排放流理论改进与完善[J]. 电网技术, 2022, 46(5): 1683-1693. |
WANG Chaoqun, CHEN Yi, WEN Fushuan, et al. Improvement and perfection of carbon emission flow theory in power systems[J]. Power System Technology, 2022, 46(5): 1683-1693. | |
[23] | 徐青山, 刘梦佳, 黄煜, 等. 大规模风电接入下基于随机配置点法的电网再调度方法[J]. 电网技术, 2018, 42(11): 3557-3566. |
XU Qingshan, LIU Mengjia, HUANG Yu, et al. Optimal re-scheduling model with high wind power integration based on stochastic allocation method[J]. Power System Technology, 2018, 42(11): 3557-3566. | |
[24] |
COLE S, BELMANS R. MatDyn, a new Matlab-based toolbox for power system dynamic simulation[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2011, 26(3): 1129-1136.
doi: 10.1109/TPWRS.2010.2071888 URL |
[25] | 张景淳, 陈胜, 彭琰, 等. 计及灵活爬坡的气-电耦合综合能源系统低碳经济调度研究[J]. 电网技术, 2022, 46(9): 3315-3325. |
ZHANG Jingchun, CHEN Sheng, PENG Yan, et al. Low carbon economic scheduling of gas-electric coupling integrated energy system considering flexible ramping products[J]. Power System Technology, 2022, 46(9): 3315-3325. |
[1] | 张逸, 吴逸帆, 陈晶腾. 新型电力系统背景下电压暂降风险评估技术挑战与展望[J]. 电力建设, 2023, 44(2): 15-24. |
[2] | 樊伟, 李旭东, 王尧, 李祥光, 王玉洁, 谭忠富, 鞠立伟. 新型电力系统灵活性资源聚合两阶段调度优化模型[J]. 电力建设, 2023, 44(2): 25-37. |
[3] | 邱银锋, 李国香, 田浩, 魏澈, 刘国锋, 吴肇赟. 基于ADMM的海上多平台-岸电供能系统能量-备用协同分布式优化调度[J]. 电力建设, 2023, 44(1): 21-29. |
[4] | 李生虎, 叶剑桥, 张浩, 陈东, 朱争高. 基于DFIG功率振荡阻尼器的电力系统低频振荡抑制综述[J]. 电力建设, 2022, 43(9): 25-33. |
[5] | 苏鹏, 陈璐, 吴坚, 刘鑫, 马继涛. 新型电力系统多能源能量惯性动态优化控制模型[J]. 电力建设, 2022, 43(9): 87-93. |
[6] | 范辉, 罗蓬, 王弘利, 梁纪峰, 李乾, 杨军, 吴赋章. 基于社交网上演化博弈的光伏台区用户需求响应特性研究[J]. 电力建设, 2022, 43(8): 150-158. |
[7] | 宋铁维, 施伟锋, 毕宗. 基于ST-SSIM的电力系统缺失数据重建方法[J]. 电力建设, 2022, 43(7): 103-112. |
[8] | 张菁, 林毓军, 齐晓光, 苗世洪, 张倩茅, 董家盛, 陈宇. 考虑碳税与碳交易替代效应的电力系统低碳经济调度方法[J]. 电力建设, 2022, 43(6): 1-11. |
[9] | 张菁, 林毓军, 齐晓光, 苗世洪, 张倩茅, 董家盛, 陈宇. 考虑碳税与碳交易替代效应的电力系统低碳经济调度方法[J]. 电力建设, 2022, 43(6): 1-11. |
[10] | 邓慧琼, 罗杰, 王晓铭, 刘昊, 李培强, 李晨晨. 考虑安全性和经济性的连锁故障预防控制策略[J]. 电力建设, 2022, 43(5): 100-108. |
[11] | 董昱, 董存, 于若英, 夏俊荣, 王会超. 基于线性潮流的电力系统长时间尺度快速时序仿真方法[J]. 电力建设, 2022, 43(2): 126-134. |
[12] | 赵晶晶, 张宇, 杜明, 朱炯达, 许宏源. 基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略[J]. 电力建设, 2022, 43(11): 99-107. |
[13] | 和萍, 宫智杰, 靳浩然, 董杰, 云磊. 高比例可再生能源电力系统调峰问题综述[J]. 电力建设, 2022, 43(11): 108-121. |
[14] | 杨谦, 刘继春, 蒋万枭. 光伏不同渗透率下考虑源网荷储深度互动的电力系统调峰策略[J]. 电力建设, 2021, 42(9): 74-84. |
[15] | 杨馥源, 田雪沁, 徐彤, 王新雷, 滕越, 王缔. 面向碳中和电力系统转型的电氢枢纽灵活性应用[J]. 电力建设, 2021, 42(8): 110-117. |
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