低碳经济

双碳目标下，多能耦合协同运行的虚拟电厂（virtual power plant，VPP）能够有效提升系统经济效益。为降低VPP碳排放量，同时挖掘其需求侧可调节潜力，提出一种考虑阶梯碳交易及综合需求响应的虚拟电厂优化调度模型。首先，基于阶梯式碳交易机制，考虑虚拟电厂各组成元件约束，建立参与碳交易市场的虚拟电厂模型；其次，将需求响应分为价格型需求响应和替代性需求响应，分别构建响应模型；最后，考虑购能成本、系统运营成本和阶梯式碳交易成本，以VPP在调度周期内收益最大为目标函数建立虚拟电厂低碳经济运行模型，并通过算例仿真验证所提模型的有效性。

围绕“碳达峰、碳中和”目标，能源电力系统“源-网-荷-储”全环节低碳化面临新的要求和挑战，高比例可再生能源发电已成为必然趋势。考虑可再生能源发电的不确定性对电力系统安全稳定运行的影响，利用具备多能互补特性的虚拟电厂(virtual power plant，VPP)是改善该问题的有效途径。为此，提出一种多能互补虚拟电厂优化调度策略。首先，充分考虑多种能源之间的耦合关系，构建计及“源-网-荷-储”全环节的虚拟电厂运行机制；其次，根据所提运行机制，提出以低碳经济为目标的多能互补优化调度模型，通过对各类型装置进行协调调度，促进可再生能源的消纳；最后，以某地区含可再生能源发电在内的多能互补虚拟电厂为参考案例进行仿真分析，验证所提策略的有效性。

针对气电综合能源系统低碳调度问题，气网混氢、碳捕集、电转气均是有效的技术手段，同时碳交易机制也是控制碳排放的有效经济手段。因此，本文构建了含富液罐和贫液罐的碳捕集电厂模型，结合电转甲烷技术模型，灵活回收利用系统中的CO2；同时，构建了气网混氢技术模型提高能效，并考虑气网混氢时节点热值变化约束，以奖励式碳交易成本和运行成本之和为目标函数；最后基于改进的比利时20节点天然气系统和IEEE 39节点电力系统模型开展算例测试，结果显示综合考虑碳捕集、气网混氢和奖励式碳交易机制能提高系统低碳经济调度水平，同时调节碳价和奖励系数能灵活调节系统碳排放水平。

在能源互补和低碳经济的背景下，虚拟电厂(virtual power plant，VPP)是实现区域资源优化配置和新能源消纳的有效载体。在技术层面，通过碳捕集电厂(carbon capture power plant，CCPP)和电转气(power-to-gas，P2G)装置来实现CO2的循环利用，建立碳捕集电厂-电转气耦合模型，并在负荷侧引入考虑用户满意度的价格型需求响应模型；在低碳政策方面，将阶梯型碳交易机制引入VPP，对碳排放进行约束。然后以总成本最小为目标，建立VPP低碳经济调度模型。通过设置不同调度场景进行对比，验证所建模型在VPP低碳经济运行方面的有效性，并通过敏感性分析探究阶梯碳交易参数对VPP碳排放量与成本的影响，结果表明所建模型对VPP进行低碳经济调度具有指导意义。

针对煤矿开采过程中碳排放量高以及乏风、瓦斯、矿井涌水等伴生能源得不到及时有效利用的问题，提出一种低碳经济运行的矿区综合能源系统(coal mine integrated energy system, CMIES)。首先，为使矿区伴生能源得到充分利用，搭建了一个包含燃气轮机、乏风氧化发电单元、水源热泵等设备的CMIES模型。其次，为降低矿区碳排放量，在CMIES中加入光伏、风电、电转气与氢燃料电池等设备。同时，引入阶梯式碳交易机制与绿色证书交易机制(green certificate trading, GCT)，通过“双机制”模型来约束系统碳排放、激励新能源设备出力。最后，调用CPLEX商业求解器，以购能成本、新能源设备运行成本、碳排放成本最小为目标函数进行求解。结果表明：优化后的CMIES碳排放量显著降低，运行成本大幅减少。

国家能源集团当前存在较多问题，具有极大智能化、低碳绿色建设需求。会议室使用不规范；视频监控系统较为陈旧，部分仍为模拟信号摄像头，且在线率不高，视频实时调取速度较慢；门禁系统、停车场管理、及在用信息系统存在较多问题，功能性低；工程管理及设备巡查消耗大量人力物力，仍存在部分安全隐患等，智能化程度低，建设迫在眉睫，为达成“一集中、三提升”的管理建设目标，实现绿色低碳产业发展，我司为集团北京昌平中心打造智能化管理的后勤服务建设，以实现能源、人力等有效利用，实现绿色低碳经济体系。项目将智慧后勤服务集中运营管控中心作为业务的发起点和核心，数字融合平台和N个应用为技术支撑，建立智慧后勤服务体系，以智慧信息部为集中运营管控中心的运营和维护部门，实现由线下到线上的业务、运营模式的改变、人员配置的改变、无纸化的业务流程的改变，达到管理扁平化、高效化以及减员增效资源合理配置的目标，从根本上优化组织架构，提升园区运营服务品质，实现后勤智慧化管理的转型升级。

当前，全球正面临以变暖为主要特征的气候变化，这已是世界各国共同面临的危机和挑战。在全球气候变化的背景下，低污染、低能耗的低碳经济转型已经成为世界经济发展的趋势。2020年9月，第75届联合国大会的召开，各国领导人在共同应对全球气候变化愈发严峻的情况下形成了统一战线。国家主席习近平在大会上也做出明确的阐述，中国作为最大的发展中国家，将会极力推动绿色低碳产业的大力发展，以提高国家的自主贡献率，争取2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和的长远战略发展目标。目前各国将低碳行动集中在城市，忽视了乡村的减排。相比于城市，乡村拥有更为广阔的增加碳汇、减少碳排放的空间。因此，从乡村入手，使其走上低碳发展之路，不仅是应对气候变化的一种行之有效的方案，更是构建低碳社会的战略举措。考虑到不同地区的资源禀赋、农村用能方式、经济发展水平、可再生能源推广基础等影响因素，本项目围绕农村能源消费，根据我国气候地理条件，从全国不同地区选取具有代表性的十个村庄进行调查研究，研究提出低碳村庄指标体系，并利用该体系对村庄试点建设效果展开评价并进行分析总结。关注新型能源的引入给村庄带来的变化，结合当下社会各界对低碳生活方式的呼吁，对乡村适宜的低碳化路径进行思考和总结，提出经验模式，这将对推进我国低碳村庄的发展具有极大的现实意义。

为实现新型电力系统的低碳经济目标，提出一种计及生命周期评价(life cycle assessment, LCA)的源荷双侧合作博弈优化调度模型。首先，考虑灵活可调度的柔性负荷，构建含热电联产机组、燃气锅炉、电转气等设备的源荷双侧合作运行框架。然后，运用LCA方法分析源荷双侧中不同能源链的温室气体排放，并结合碳交易机制，建立碳交易成本计算模型。最后，基于合作博弈策略，建立以源荷合作联盟总成本最小为目标的源荷双侧协同运行优化模型，并利用改进的Shapley值法对成员合作收益进行分配。算例分析表明，所提模型有利于降低系统运行的总成本、减少系统碳排放量、提升可再生能源消纳量，有效促进系统低碳经济的发展。

针对多能耦合的区域综合能源系统的低碳经济运行问题，提出基于绿证-阶梯式碳交易交互的源荷互补优化调度模型。首先，通过引入绿证-阶梯式碳交易交互机制来提高源侧可再生能源的消纳水平和降低系统碳排放量；其次，在负荷侧引入考虑用户满意度的激励型需求响应和调峰收益来实现热电负荷的“削峰填谷”；最后，以日运行成本最小化为目标，采用Cplex求解器对模型进行求解。算例结果表明：绿证-阶梯式碳交易交互机制有助于充分发挥激励型需求响应的优化能力，提高源侧可再生能源的消纳能力，实现源荷侧协同降碳，降低系统运行成本，有效提高系统运行的绿色性、低碳性和经济性。

为挖掘需求侧资源响应潜力，文中提出一种计及多重需求响应的综合能源系统（integrated energy system，IES）多时间尺度低碳调度策略。首先，考虑到需求侧资源在不同时间尺度下的响应差异性，建立计及价格型和激励型的多重综合需求响应（integrated demand response，IDR）模型。然后，为减少源、荷预测误差对IES运行的影响，分别构建日前低碳经济调度模型和日内双时间尺度滚动优化平抑模型。最后，算例仿真设置不同场景进行对比分析。结果表明，相比传统IDR，多重IDR能有效挖掘用户响应潜力，提升系统经济性。此外，计及多重IDR的多时间尺度调度策略能有效缓解源、荷误差带来的功率波动并降低系统碳排放量，实现IES低碳、经济和稳定运行。