【国家电网】面向理想调度的电网低碳调度辅助决策研究及应用（2023）

面向理想调度的电网低碳调度辅助决策研究及应用总结

核心内容

本研究围绕“理想调度”概念，结合我国“双碳”目标，提出了一套涵盖安全、经济、低碳和高效四个维度的电网低碳调度辅助决策体系。通过构建电网“电-碳”态势感知技术、可调控资源碳减排潜力评估技术、低碳调度策略优化技术等，旨在实现电网运行的低碳化、智能化和高效化。

主要观点

• 理想调度：基于历史场景反演，提供一套满足安全约束的机组最优组合和经济调度方案，是电网运行效益的“天花板”。
• 低碳调度目标：在确保电网安全运行的前提下，实现经济与低碳的协同优化，为实现“双碳”目标提供技术支撑。
• 技术融合：结合大数据、人工智能、电气剖分等技术，构建电网碳排放监测与评估体系，提升电网调度的智能化水平。
• 多目标优化：通过NSGA-II算法，实现源网荷储的多目标优化调度，兼顾运行成本与碳排放量，推动电网低碳运行。

关键信息

1. 研究背景

• 美国PJM提出了“理想调度”的概念，强调电网运行的反思与再调度。
• 为响应国家“双碳”目标，浙江电网提出了“安全、经济、低碳、高效”的理想调度目标。
• 国家电网公司发布“碳达峰、碳中和”行动方案，推动电网向能源互联网升级。

2. 主要研究内容

• 电网“电-碳”态势感知技术：

  • 构建火电机组碳排放模型，实现对火电机组单位出力碳排放量的精准计量。
  • 研究电网碳足迹追踪方法，实现对源荷之间碳供给关系的准确定量分析。
  • 建立电力碳排放指数体系（PCEI），刻画浙江全社会电能供给的碳排放情况。

• 可调控资源碳减排潜力评估技术：

  • 分析源网荷储各侧可调控资源的技术与经济特性，实现对低碳电网碳减排潜力的量化评估。
  • 评估负荷侧碳减排潜力，结合现货交易及碳交易信息，优化本地机组开机方式和灵活资源出力特性。

• 低碳调度策略优化技术：

  • 基于多目标优化算法（如NSGA-II）构建低碳调度模型，实现电力系统运行成本与碳排放量的平衡。
  • 提出奖惩阶梯型碳交易成本计算模型，优化碳交易机制。

3. 实施内容

• 技术平台建设：

  • 构建调控人工智能平台，实现对电网运行的智能分析与优化。
  • 建设调度碳足迹追踪系统，支持电网碳排放的实时监测与全景分析。

• 指标体系构建：

  • 建立全域低碳运行指标体系，涵盖实时与阶段指标，包括发电、电网、负荷等不同维度。
  • 指标类型包括系统、发电、负荷、电网等，共计22个指标，反映电网运行状态与碳排放趋势。

• 应用推广策略：

  • 采用“试点先行、区域覆盖、全面推广”的策略，逐步实现低碳调度辅助决策在浙江省内的推广应用。
  • 通过调控云GIS平台，展示不同电压等级的碳排放量和碳电因子，支持调度决策。

4. 成果及下一步计划

• 已取得成果：

  • 已申请发明专利8项，涵盖碳排放评估、监测、调度等多个方面。
  • 发表论文7篇，涉及电网碳足迹追踪、低碳调度算法、碳排放指数体系等。
  • 开发两项软件著作权，包括“悟空”电力源网侧能碳监测指数系统和“双碳”目标下电网碳-电调度软件。

• 下一步计划：

  • 进一步完善低碳调度辅助决策系统，推动其在更多区域的落地应用。
  • 持续优化碳交易机制与调度策略，实现电网运行的全面低碳化。
  • 加强对可调控资源的聚合与协调，提升电网灵活性与碳减排能力。

总结

本研究通过构建“电-碳”态势感知、碳减排潜力评估与低碳调度策略优化等技术体系，为电网实现低碳运行提供了理论支撑与实践路径。通过多目标优化算法与先进数据处理技术，实现电力系统运行成本与碳排放量的平衡，助力实现“双碳”目标，推动新型电力系统的建设与升级。