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考虑边际碳排放因子的配电网日前日内优化调度策略
Optimal Dispatch Strategy Considering Marginal Carbon Emission Factor for Day-Ahead and Intraday Operations
【目的】 面向电力系统低碳转型与经济性运行的双重需求,为挖掘负荷侧低碳需求响应能力、提升源网荷储调控灵活性,提出一种基于边际碳排放因子的日前日内优化调度策略。【方法】 首先,建立考虑分时电价与边际碳排放因子的配电网源网荷储调度框架,推导多场景边际碳排放因子的解析表达式,引入阻塞矩阵分析边际机组组合与线路阻塞对电网各节点边际碳排放因子的影响;其次,以整体运行经济性与环保性为目标,综合考虑三类需求响应约束,建立日前日内优化调度模型;最后,基于IEEE 33节点系统开展算例分析。【结果】 结果表明,所提边际碳排放因子计算方法与低碳需求响应机制量化了边际机组组合与线路阻塞对边际碳排放因子的影响,对比传统低碳需求响应减少电网4.9%的碳排放总量,降低了电网1.32%的总运行成本。【结论】 与静态碳排放因子、动态碳排放因子相比,所提基于边际碳排放因子的调度策略提高了负荷侧低碳需求响应调度精准度,提升了配电网低碳经济运行水平。
[Objective] To address the dual requirements of low-carbon transformation and economic operation in power systems, this study aims to leverage the low-carbon demand response capability on the load side and enhance the flexibility of “source-grid-load-storage” regulation. A day-ahead and intraday optimal dispatch strategy based on marginal carbon intensity (MCI) is proposed. [Methods] First, a source-grid-load-storage dispatch framework for distribution network is established, considering time-of-use (TOU) pricing and MCI. An analytical expression for multi-scenario MCIs is derived, and a congestion matrix is introduced to analyze the impacts of marginal unit commitment and line congestion on MCIs at various grid nodes. Second, with overall operational economy and environmental sustainability as the primary objectives, a day-ahead and intraday optimal dispatch model is formulated, comprehensively accounting for three types of demand response constraints. Finally, case studies based on the IEEE 33-node system are conducted to analyze the spatiotemporal characteristics of MCIs and validate the effectiveness and superiority of the proposed dispatch method. [Results] The case analysis demonstrates that the proposed MCI calculation method effectively quantifies the influences of marginal unit commitment and line congestion on MCIs, while the demand response mechanism deeply exploits the low-carbon demand response capability on the load side. Compared with traditional low-carbon demand response approaches, the proposed strategy reduces total grid carbon emissions by 4.9% and decreases total operational cost by 1.32%. [Conclusions] Compared with static and dynamic carbon emission factors, the proposed MCI-based dispatch strategy enhances the dispatching accuracy of low-carbon demand response on the load side and improves the low-carbon economic operation level of distribution networks.
边际碳排放因子 / 需求响应 / 源网荷储系统 / 多时间尺度调度 / 低碳经济运行
marginal carbon intensity / demand response / source-grid-load-storage integrated system / multi-time scale dispatch / low-carbon economic operation
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