登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
基于碳交易的电-热-气综合能源系统低碳经济调度(DOI: 10.7500/AEPS20171220005)秦婷,刘怀东,王锦桥,冯志强,方伟
1研究背景
电力是我国能源消耗的重点行业,其CO2的排放量占全国排放总量的50%左右,因此电力行业具备较大的减排潜力,推行低碳电力有利于促进我国低碳经济的发展。随着各类新能源发电和天然气发电的快速发展,综合能源系统(integrated energy systems, IES)成为提高清洁能源使用比重、实现减排目标的支撑技术,同时碳交易机制被认为是可兼顾电力经济性和低碳环保性的有效手段。
(来源:微信公众号 电力系统自动化 ID:AEPS-1977 作者:编辑部)
EH最早由苏黎世联邦理工学院的Geidl和Andersson提出,它是一种可以满足多种能量需求的能量转换单元。基于EH模型,可以清晰得出IES的架构及其中的能量流动。本文构建的EH模型如图1所示,能量供给侧有风电、电力网络和天然气网络;能量转换组件有P2G设备、燃气轮机和燃气锅炉;负荷侧配备有储电、储热、储气装置。其中,绿线、红线和蓝线分别对应电力、热力和燃气能量流动情况。
图1 EH模型
本文针对图1给出的电-热-气联供IES,建立了基于碳交易的低碳经济调度模型。首先,立足于能源集线器(energy hub, EH)模型构建了电-热-气联供的IES架构;然后,搭建了适用于该IES的阶梯型碳交易成本计算模型;接着,以碳交易成本与能源成本之和最小为目标函数,考虑系统网络约束和系统内各元件的运行约束,构建了IES低碳经济调度模型。通过算例比较了阶梯型低碳经济调度、统一型低碳经济调度和传统经济调度模型的调度结果,分析了3种模型下的两种成本和外购能源数据,验证了本文所提模型的合理性和有效性。最后,研究了碳交易价格和耦合元件容量对系统调度结果的影响。
2IES碳交易成本计算模型
2.1 碳交易机制及其分配原则
碳交易是通过建立合法的碳排放权并允许对其进行买卖,从而实现碳排放量控制的交易机制。在碳交易机制下,碳排放量成为可以进行自由交易的商品。政府或者监管部门以控制碳排放总量为目标,首先为各个碳排放源分配碳排放份额。各碳排放源根据分配份额制定和调节生产计划,若在生产过程中产生的碳排放量高于分配份额,则需从碳交易市场内进行购买;若碳排放量低于分配份额,则可将多出的碳排放额在碳交易市场上出售,根据当日的碳交易价格(即单位碳排放量价格)获得相应收益。碳交易机制利用市场手段对碳排放量进行控制,可极大地激发企业节能减排的积极性。对于电力行业,一般采用无偿为主的方式进行初始碳排放额的分配。初始无偿的碳排放份额与系统发电量相关联,对于超出或者不足的部分可进行碳交易。
2.2 IES碳交易成本计算模型
本文认为IES从电力网络购得的电力均为火电机组发电。因此对于电-热-气联供的IES,存在3个碳排放源:外购的电力、燃气轮机和燃气锅炉。IES的无偿碳排放额由外购电力和燃气轮机发出的电力确定,IES实际碳排放量与设备的输出功率有关,由燃煤和燃气的碳排放系数确定。为了加强对碳排放总量的控制,本文构建了阶梯型碳交易成本计算模型。以分配到的无偿碳排放额为基准,规定若干排放量区间,排放量越大的区间对应的碳交易价格越高。
3基于碳交易的IES低碳经济调度模型
IES低碳经济调度模型考虑一日24h的系统调度问题,以IES外购能源成本、碳交易成本之和最小为目标函数,以功率平衡约束、设备运行约束和外部网络约束作为求解条件对模型进行构建。
由于碳交易成本的引入,系统实际碳排放量为二次函数,因此本文所构模型为混合整数非线性规划问题。在对模型求解时,将实际碳排放量进行分段线性化处理,对每个分段区间,调度模型变为混合整数线性规划问题,可利用成熟的数学规划优化器Gurobi进行求解。
4IES低碳经济调度模型的优化效果
本文对比分析了三种模型的调度结果:①考虑阶梯型碳交易成本的低碳经济调度模型;②考虑统一型碳交易成本的低碳经济调度模型,统一型碳交易成本不对碳排量进行区间划分;③在阶梯型碳交易模式下,仅以外购能源成本最小为目标函数的传统经济调度模型。调度结果表明低碳经济调度可减少系统碳排量,其中阶梯型碳交易成本模型对碳排量具有最严格的约束,并且仍可保证IES的经济性。
本文进一步研究了碳交易价格和耦合设备容量对调度结果的影响:
1)碳交易利用市场手段实现碳排放量控制,使各企业主动减排以获取碳交易收益,手段合理有效。基于阶梯型碳交易成本的IES低碳经济调度模型对碳排放量具有更严格的控制作用,同时兼顾了系统整体的经济性。
2)低碳经济调度模型对碳交易价格变化反应敏锐,可根据碳交易价格协调系统的碳交易成本和能源成本。在一定范围内,碳交易价格的上升可使系统运行总成本下降。
3)耦合元件的容量变化影响低碳经济调度结果。在一定范围内,P2G容量增加,提高系统对风电的消纳,使能源成本下降,但对碳交易成本无影响。燃气轮机在IES中的能源利用率得到大幅提升,其容量增加使得能源成本和碳交易成本均有所下降。
本文仅计算了固定阶梯区间长度和阶梯型碳交易价格增长幅度下的碳交易成本,而两种因素影响着低碳调度模型对碳排放量的控制作用。随着全国碳交易体系的启动,政府对电力行业的碳约束也将更为严格,因此如何为低碳经济调度模型设置最合适的阶梯区间长度和价格增长幅度是一个有意义的研究方向。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
4月14日,浙江宁波供电公司用能精算师专业服务团队一行6人携带红外热成像仪、智能传感器等检测设备,走进宁波经济技术开发区热电公司开展能效诊断和碳资产核算专项服务行动。在热电公司中控室,团队成员通过企业生产调度管理平台调取历史运行数据,结合现场勘查情况,针对企业现有热力系统开展能效评估
北极星碳管家网获悉,湖北能碳数字化管理平台“中碳云”于2025年4月10日正式发布。“中碳云”由湖北碳排放权交易中心下属公司中碳数科打造,旨在为湖北国资国企的低碳转型提供技术支持和服务保障。据悉,“中碳云”平台由湖北碳排放权交易中心下属公司中碳数科打造,通过与湖北碳排放权交易中心数据系
全国碳排放权交易市场(以下简称碳排放权交易市场)扩大覆盖范围(以下简称扩围)是加快建成更加有效、更有活力、更具国际影响力碳市场的关键举措。经国务院批准,钢铁、水泥、铝冶炼三个行业纳入碳排放权交易市场管理,覆盖的温室气体种类为二氧化碳(CO2)、四氟化碳(CF4)和六氟化二碳(C2F6)。根
4月15日,赣能股份公告称,公司计划通过全国碳排放权交易系统出售约42万吨碳配额,交易价格将根据市场价格走势决定。所得资金将用于公司主营业务经营和未来发展。此次交易不涉及关联交易,不构成重大资产重组,无需提交股东大会审议。据悉,赣能股份此次出售碳排放配额,是以市场为导向,体现公司灵活
北极星售电网获悉,4月15日,生态环境部发布关于做好2025年全国碳排放权交易市场有关工作的通知。文件明确,2025年4月20日前,省级生态环境主管部门向发电行业重点排放单位预分配2024年度碳排放配额。钢铁、水泥、铝冶炼行业2024年度碳排放配额不开展预分配。自2025年7月起,每月结束后的40个自然日内
北极星碳管家网获悉,生态环境部4月15日发布《关于做好2025年全国碳排放权交易市场有关工作的通知》,通知指出,工作主要包含重点排放单位名录制定、数据质量管理、配额分配与清缴等有关工作,对发电、钢铁、水泥、铝冶炼行业年度直接排放量达到2.6万吨二氧化碳当量的单位,应当列入重点排放单位名录,
虚拟电厂近年来已成为能源转型的焦点,各类主体围绕顶层设计、市场模式、应用落地方面加快探索。政策方面,国家层面近一年来出台的电力需求侧管理、电力市场、配电网发展、新型主体发展等相关政策中均有条款提及虚拟电厂,涵盖其发展方向、功能作用、参与市场方式等多个方面;山西、宁夏、上海、广东等
2025年4月10日,全球储能行业顶级盛会——第十三届储能国际峰会暨展览会(ESIE2025)在北京·首都国际会展中心盛大开幕。ESIE2025由中关村储能产业技术联盟、中国能源研究会和中国科学院工程热物理研究所主办。本届峰会以“数智赋能产业变革,储能重塑能源格局”为主题,开幕式现场汇聚了国内外政府主
近年来,我国引导新能源项目有序进入电力市场,以市场化手段扩大其消纳空间,取得一定成效。然而,从保量保价的兜底保障,到不保量不保价的全市场化交易,我国新能源行业在成长过程中面临着新的挑战。本文结合国内外实践经验,为我国构建适应高比例新能源的电力市场体系提供政策与路径参考,助力能源绿
想象一下,每一台空调、每一辆电动车、每一块屋顶光伏板都成为“微型电厂”,通过一位“超级中介”进行调节与负荷的巧妙组合。担当这一角色的虚拟电厂,作为电力系统的一种新模式,正越来越受到政策和市场的关注。近日,虚拟电厂首份国家级专项政策出炉。国家发展改革委、国家能源局发布《关于加快推进
4月11日,第十三届储能国际峰会暨展览会特别设立的储能设计与解决方案论坛四大专场在北京首都国际会展中心顺利举办,论坛涵盖了电池技术、构网型储能、系统集成、数智化技术,邀请了40余位储能领军企业负责人及行业专家,共同探讨储能领域前沿技术、发展趋势和未来挑战。当前,在“碳达峰、碳中和”的
3月,全国碳市场碳价下跌。生态环境部正式发文宣布全国碳市场扩大覆盖范围,纳入钢铁、水泥和铝冶炼三个重点排放行业。地方碳市场3月成交量及成交额持续下降。广东、深圳、天津等多个试点通知开展2024年度碳排放核查和配额清缴工作。3月欧盟碳价在65~72欧元/吨之间波动。英国宣布所有在其水域航行并停
北极星碳管家网获悉,北京碳排放权交易市场运行管理项目招标公告发布,预算金额为703.36万元,投标截止至5月9日。项目概况如下:碳排放权交易市场运行管理项目招标项目的潜在投标人应在北京市政府采购电子交易平台获取招标文件,并于2025-05-0909:30(北京时间)前递交投标文件。一、项目基本情况项目
北极星碳管家网获悉,湖北能碳数字化管理平台“中碳云”于2025年4月10日正式发布。“中碳云”由湖北碳排放权交易中心下属公司中碳数科打造,旨在为湖北国资国企的低碳转型提供技术支持和服务保障。据悉,“中碳云”平台由湖北碳排放权交易中心下属公司中碳数科打造,通过与湖北碳排放权交易中心数据系
推进风电光伏和储能高质量发展。扎实推进“光伏”“风电”新能源项目开发建设,推动能源电力转型发展,督促已批复新能源项目加快前期手续办理,及早开工建设。积极响应省委、省政府的战略部署,全力推进抽水蓄能电站和新型储能电站的建设。有序发展新型电化学储能,实现“新能源+储能”协调发展。充分
4月16日,浦东新区人民政府发布对浦东新区政协七届四次会议第101号提案的答复。根据答复文件,浦东新区推进能源领域绿色低碳转型,大力推进光伏项目建设,“十四五”期间计划新建光伏60万千瓦以上,截止2024年底已完成55万千瓦;四是完善企业碳排放核算及信息披露体系,浦东新区共有6家发电行业企业纳入
北极星售电网获悉,4月9日,甘肃省人民政府发布关于印发《甘肃省筑牢国家西部生态安全屏障行动方案》(以下简称《方案》)的通知。《方案》指出,加快产业和能源结构调整优化。推进传统产业高端化智能化绿色化改造,推进新能源、新材料等产业链延链补链强链,培育高新技术企业和“专精特新”企业。推进
全国碳排放权交易市场(以下简称碳排放权交易市场)扩大覆盖范围(以下简称扩围)是加快建成更加有效、更有活力、更具国际影响力碳市场的关键举措。经国务院批准,钢铁、水泥、铝冶炼三个行业纳入碳排放权交易市场管理,覆盖的温室气体种类为二氧化碳(CO2)、四氟化碳(CF4)和六氟化二碳(C2F6)。根
4月15日,赣能股份公告称,公司计划通过全国碳排放权交易系统出售约42万吨碳配额,交易价格将根据市场价格走势决定。所得资金将用于公司主营业务经营和未来发展。此次交易不涉及关联交易,不构成重大资产重组,无需提交股东大会审议。据悉,赣能股份此次出售碳排放配额,是以市场为导向,体现公司灵活
北极星售电网获悉,4月15日,生态环境部发布关于做好2025年全国碳排放权交易市场有关工作的通知。文件明确,2025年4月20日前,省级生态环境主管部门向发电行业重点排放单位预分配2024年度碳排放配额。钢铁、水泥、铝冶炼行业2024年度碳排放配额不开展预分配。自2025年7月起,每月结束后的40个自然日内
北极星碳管家网获悉,生态环境部4月15日发布《关于做好2025年全国碳排放权交易市场有关工作的通知》,通知指出,工作主要包含重点排放单位名录制定、数据质量管理、配额分配与清缴等有关工作,对发电、钢铁、水泥、铝冶炼行业年度直接排放量达到2.6万吨二氧化碳当量的单位,应当列入重点排放单位名录,
4月9日至11日,生态环境部党组书记孙金龙赴湖北省武汉市、随州市、襄阳市调研生态环境保护工作。钢铁行业是大气污染物和二氧化碳排放的重点行业。4月9日下午,孙金龙来到武汉钢铁有限公司,调研企业转型升级情况。他走进管控中心,查看智慧生态环保管控平台,现场了解环保设施运行状态,听取企业推进绿
全国碳市场年度进展与展望杨梦帆nbsp;林立身nbsp;唐人虎(北京中创碳投科技有限公司)2024年,多项政策法规的发布促进了全国碳市场制度体系的快速发展与完善。《碳排放权交易管理暂行条例》为全国碳排放权交易市场运行管理提供明确法律依据,规范交易活动、保障数据质量、惩处违法行为。生态环境部印发
北极星储能网讯:近期,各大上市企业陆续开始披露2024年度财报,值得注意的是,“储能技术”已经不仅是能源企业业绩亮点,更开始高频出现在各类高耗能企业财报。尤其在数字化高速发展、建材产能淘汰面临困境时,储能已经成为这些企业节能减排、降低用能成本的重要手段。钢铁行业——南钢股份行业下行周
当前,面对全球应对气候变化的紧迫性日益增强,以及各国政府对低碳经济的承诺,电力市场与电碳协同的议题变得尤为重要。本研究旨在深入理解电力市场机制如何通过与碳排放权交易的有效结合,以实现电力系统经济性与环保目标的双重提升。在这样的背景下,探讨电力市场与电碳协同的理论基础,构建电力系统
来源:《中国电力》2025年第2期引文:许文俊,马刚,姚云婷,等.考虑绿证-碳交易机制与混氢天然气的工业园区多能优化调度[J].中国电力,2025,58(2):154-163.编者按目前,全球变暖和能源短缺问题引起了世界各国的广泛关注,中国为此提出“双碳”目标。工业生产作为碳排放和能源消耗的主要来源,实现工业园区
在双碳政策及国家能源局136号文《新型电力系统发展指导意见》的指引下,我国正加速构建以新能源为主体的新型电力体系。随着可再生能源占比不断增加,其波动特性对电网灵活调节提出更高要求。虚拟电厂凭借聚合分布式资源、快速响应调控的技术优势,成为破解系统调节难题、提升供电可靠性的关键创新载体
北极星储能网获悉,3月24日,湖南邵阳经开虚拟电厂正式揭牌运营。实现分布式光伏、储能、可调负荷等分布式资源的聚合与协同优化,让电力供应灵活且稳定,保障生产生活用电。邵阳经开虚拟电厂去年10月启动建设,采取“虚拟+实体”的运营模式。目前已接入可调资源聚合商15家,聚合容量6.62万千瓦,向下调
3月11日,湖北省政府印发《湖北建设全国碳市场中心实施方案》。文件提出,到2027年,碳市场政策体系进一步完善,市场流动性进一步增强,交易规模进一步扩大,中碳登国家级基础设施平台功能进一步发挥,碳金融功能进一步拓展,湖北区域碳市场持续保持领先地位,全国碳市场中心建设初见成效。到2030年,
北极星售电网获悉,3月11日,湖北省人民政府办公厅关于印发《湖北建设全国碳市场中心实施方案》(以下简称《方案》)的通知。《方案》指出,到2027年,碳市场政策体系进一步完善,市场流动性进一步增强,交易规模进一步扩大,中碳登国家级基础设施平台功能进一步发挥,碳金融功能进一步拓展,湖北区域
全国两会召开期间,全国人大代表、珠海冠宇董事长徐延铭带来了《关于加强全国碳市场协同监管加快市场主体和产品扩容的建议》。徐延铭认为,全国碳市场已运行近4年,目前仅纳入发电企业。2024年1月全国温室气体自愿减排交易市场启动后,我国形成了强制市场与自愿市场并行的碳交易体系,但在规则制定、监
关于与周边国家构建碳市场跨地区链接,推进碳市场国际化的建议全国人大代表、阳光电源董事长曹仁贤2024年11月,《联合国气候变化框架公约》第二十九次缔约方大会就《巴黎协定》第六条第四款机制下的碳信用标准及其动态更新机制达成共识,为全球各国开展碳交易合作奠定基础,各国、各区域的碳市场未来可
就在刚刚,万众期待的新CCER终于迎来的首次签发!预计快的话,今天就能实现交易,新一轮碳交易市场热点即将来袭!(来源:老汪聊碳中和)恭喜三峡新能源,成为首个完成CCER最终签发的公司。该项目为三峡新能源江苏如东H6(400MW)海上风电场项目,签发的总CCER量为1,499,094吨。后续还有近
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!