面向理想调度的电网低碳调度辅助决策研究及应用（2023）-国家电网_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

本研究聚焦于构建面向“双碳”目标的电网低碳调度辅助决策体系，旨在通过提升电网运行的低碳化水平，实现安全、经济、低碳、高效四个维度的理想调度目标。研究基于浙江电网的实际情况，结合新型电力系统的建设需求，提出了一系列关键技术，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等，以支持电网在复杂运行环境下的低碳调度决策。

主要观点

• 理想调度概念：源于美国PJM提出的“理想调度”，其核心在于基于历史场景反演，提供一套满足安全约束的最优机组组合和经济调度方案。
• “双碳”目标驱动：中国提出“碳达峰、碳中和”目标，推动电网从“能耗双控”向“碳排放双控”转变。
• 国家电网行动：国家电网积极响应“双碳”目标，推动调控人工智能平台建设，构建调度碳足迹追踪等应用。
• 电网低碳调度难点：包括电网运行态势感知难、碳排放量化评估难、碳-电协同调度难。
• 技术支撑：通过构建电网碳排放指标体系、应用LSTM模型进行火电机组碳排放预测、基于NSGA-II算法进行多目标优化调度等手段，实现电网低碳调度目标。
• 低碳调度策略：提出三种调度场景（均衡、经济、低碳），以实现不同目标下的最优调度方案，降低碳排放与运行成本之间的冲突。
• 指标体系构建：形成涵盖22个指标的电网低碳运行指标体系，包括实时与阶段指标，以及发电、电网、负荷、系统等多维度指标。

关键信息

1. 电网“电-碳”态势感知技术

• 研究内容：构建电源侧碳排放实时监测、电网碳足迹追踪技术，形成全域低碳运行指标体系。
• 技术实现：
  • 火电机组碳排放模型构建。
  • 基于电气剖分理论的电网碳足迹追踪方法。
  • 电力碳排放指数体系（PCEI）的提出，用于刻画浙江全社会电能供给的碳排放情况。

2. 可调控资源碳减排潜力评估技术

• 研究内容：评估源网荷储各侧可调控资源的碳减排潜力，实现对低碳电网内资源的量化分析。
• 技术实现：
  • 分析可调控资源的技术特性（调节方向、响应时间、调节范围等）与经济特性（调节成本）。
  • 建立调节潜力评估模型，结合分布式新能源运行特性与聚合模型进行分析。
• 评估结果：
  • 通过不同调节方式（如可中断负荷、可转移负荷、储能等）评估碳减排潜力。

3. 低碳调度策略优化技术

• 研究内容：基于多目标优化算法（如NSGA-II）对源网荷储进行低碳调度优化。
• 技术实现：
  • 构建多目标优化模型，考虑运行成本、碳排放量、电网安全稳定等约束条件。
  • 提出奖惩阶梯型碳交易成本计算模型，优化碳排放与经济性之间的平衡。
• 调度场景：
  • 场景1：碳排放与运行成本平衡的均衡调度策略。
  • 场景2：仅考虑运行成本的经济调度策略。
  • 场景3：仅考虑碳排放的低碳调度策略。
• 用能比较：
  • 均衡调度综合考虑了运行成本与碳排放，实现更优的碳减排效果。
  • 经济调度倾向于燃煤机组，碳排放较高。
  • 低碳调度倾向于燃气机组，成本相对较大。

4. 电网低碳调度成果与应用

• 成果：
  • 形成完整的低碳指标体系，用于理想调度的后评估。
  • 实现省级电网碳排放水平的实时监测。
  • 开展清洁能源分析，优化调度策略，提升清洁能源消纳。
  • 实现高耗能企业用电负荷的实时监测与预警。
  • 推进“能耗双控”向“碳排放双控”转变。
• 应用：
  • 借助调控云GIS平台，实现电网碳流、电能结构的全景展示。
  • 构建“悟空”电力源网侧能碳监测指数系统及“双碳”目标下电网碳-电调度软件。
• 经济效益与社会效益：
  • 预计每年可降低电力碳排放强度7.964万吨，提升零碳电能占比1.7%。
  • 已申请发明专利8项，发表论文7篇，取得软件著作权2项。

成果及下一步计划

• 当前成果：
  • 实现电网碳排放的实时监测与全景追踪。
  • 构建低碳运行指标体系，支撑理想调度的实施。
  • 推动低碳调度策略在综合园区的应用，形成可推广的低碳调度模式。
• 下一步计划：
  • 借助调控云大数据平台优势，遵循“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低碳调度辅助决策系统。
  • 持续优化碳交易机制与调度策略，推动新型电力系统建设，支撑“碳达峰、碳中和”目标的高质量实现。

总结

本研究通过构建电网“电-碳”态势感知体系、评估可调控资源碳减排潜力、优化低碳调度策略，为电网实现低碳运行提供了全面的技术支撑。研究成果已初步应用于浙江电网，并取得显著成效，未来将在更大范围内推广，助力我国实现“双碳”目标。