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）_37页_13mb

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

本研究旨在通过构建电网低碳调度辅助决策系统，实现电网运行的“安全、经济、低碳、高效”目标，助力我国新型电力系统建设，推动“双碳”目标的实现。研究重点包括电网“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以及相关成果与应用推广。

主要观点

• 理想调度：基于历史场景反演，提供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：结合“双碳”目标，电网调度需考虑碳排放因素，实现从“能耗双控”向“碳排放双控”的转变。
• 技术应用：利用LSTM算法、NSGA-II算法等先进方法，构建电力碳排放模型和多目标优化模型，实现对电网运行状态的精准分析和低碳调度策略的优化。
• 多维指标体系：建立涵盖时间、空间和成分维度的电力碳排放指数体系（PCEI），以及包含实时和阶段指标的低碳运行指标体系，全面反映电网碳排放情况。
• 可调控资源评估：通过分析源网荷储各侧可调控资源的技术和经济特性，评估其碳减排潜力，优化调度策略。

关键信息

1. 电网“电-碳”态势感知技术

• 技术内容：

  • 研究火电机组碳排放实时监测技术，构建不同工况下的碳排放模型。
  • 研究基于电气剖分的电网碳足迹追踪方法，实现源荷间碳供给关系的精准映射。
  • 构建全域低碳运行指标体系，包括实时和阶段指标，用于评估电网运行状态和风险。

• 指标体系：

  • 实时指标：系统清洁能源实时出力占比、系统能源自给率、系统发电碳排放因子、系统负荷碳排放因子、主网和配网线损率、系统线路碳排放因子等。
  • 阶段指标：系统清洁能源发电量占比、系统能源自给率、系统发电碳排放因子、系统负荷碳排放因子等。
  • 共计22个指标，涵盖发电、电网、负荷、系统等维度。

2. 可调控资源碳减排潜力评估技术

• 技术内容：

  • 分析源网荷储各侧可调控资源的调节特性，包括技术特性和经济特性。
  • 构建可调控资源聚合模型，考虑时间与空间不确定性，评估其碳减排潜力。

• 评估指标：

  • 技术特性：调节方向、响应时间、负荷占比。
  • 经济特性：调节成本。
  • 包括火电机组、可中断负荷、可转移负荷、电-热/冷替代负荷、储能设备等。

3. 低碳调度策略优化技术

• 技术内容：

  • 基于多目标优化算法（如NSGA-II）构建低碳调度模型，考虑运行成本和碳排放量。
  • 设计奖惩阶梯型碳交易成本模型，优化碳排放控制策略。
  • 设置三种调度场景：均衡调度、经济调度、低碳调度，分别侧重不同目标。

• 调度结果对比：

  • 均衡调度：在不造成过多经济压力的前提下，实现碳排放与运行成本的平衡。
  • 经济调度：倾向于使用燃煤机组，碳排放较高。
  • 低碳调度：对清洁能源使用率高，但成本相对较大。

4. 电网碳排实时监测与碳足迹全景追踪

• 监测范围：覆盖统调电厂、小火电、清洁能源、外来电等。
• 碳足迹追踪：利用电气剖分理论，实现省、地、县三级电网碳足迹的全景追踪。
• 应用效果：
  • 预计每年可降低电力碳排放强度约17g/kWh。
  • 提升零碳电能占比，助力实现“碳达峰、碳中和”目标。

5. 成果与应用推广

• 专利成果：已申请发明专利8项，包括基于源网供给侧碳指数展示方法、电力碳排放评估系统及方法、基于LSTM的火电机组碳排放在线计算方法等。
• 论文成果：发表论文7篇，涉及电网碳足迹追踪算法和碳足迹分析等。
• 软件著作权：取得两项软件著作权，包括“悟空”电力源网侧能碳监测指数系统V1.0和“双碳”目标下电网碳-电调度软件。
• 应用策略：采用“试点先行、区域覆盖、全面推广”策略，逐步在浙江省内推广应用，产生规模化的经济效益和社会效益。

成果及下一步计划

• 当前成果：

  • 建立完整的电网“电-碳”态势感知指标体系。
  • 开发低碳调度辅助决策系统，实现对可调控资源的碳减排潜力评估。
  • 提出基于NSGA-II算法的低碳调度方法，优化调度策略。
  • 实现电网碳排放强度降低、零碳电能占比提升等目标。

• 下一步计划：

  • 深化“电-碳”协同调度研究，提升调度智能化水平。
  • 推动技术成果在更大范围内的应用，助力全国新型电力系统建设。
  • 优化碳交易机制，完善低碳调度政策体系，实现更高效的碳减排目标。