張 虹，孟慶堯，王明晨，李佳旺，張玉海

考慮火電機(jī)組參與綠證購(gòu)買交易的含氫綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)低碳調(diào)度策略

張 虹1，孟慶堯1，王明晨2，李佳旺3，張玉海4

(1.現(xiàn)代電力系統(tǒng)仿真控制與綠色電能新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北電力大學(xué))，吉林 吉林 132012；2.國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司，河北 張家口 075000；3.國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司承德供電公司，河北 承德 067000；4.國(guó)網(wǎng)吉林供電公司，吉林 吉林 132012)

在“雙碳”背景下，為提升能源消納率、處理綜合能源系統(tǒng)低碳供能問題，提出一種考慮火電機(jī)組參與綠證購(gòu)買交易的含氫綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)低碳調(diào)度策略。首先，針對(duì)光熱電站和電制氫系統(tǒng)存在的耦合關(guān)系對(duì)綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行建模。其次，建立以火電機(jī)組為綠證購(gòu)買者的綠證交易模型。在碳交易的依托下，火電機(jī)組購(gòu)買的綠證可以轉(zhuǎn)化成部分碳配額。同時(shí)針對(duì)綠證交易價(jià)格，提出考慮綠證供需關(guān)系的綠證交易價(jià)格定價(jià)機(jī)制，基于價(jià)格的變化調(diào)整綠證購(gòu)買量。最后，構(gòu)建以含氫綜合能源系統(tǒng)總運(yùn)行成本最小為目標(biāo)的調(diào)度模型。仿真分析表明，所提調(diào)度策略可以提升綠證購(gòu)買需求和可再生能源消納率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)低碳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目標(biāo)。

電制氫；綜合能源系統(tǒng)；綠證交易；火電機(jī)組；綠證購(gòu)買需求；可再生能源消納

0 引言

在“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)背景下，我國(guó)開始積極推進(jìn)能源變革轉(zhuǎn)型，減少一次能源使用量、充分利用可再生能源是此次變革轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)[1]。構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種能源的互補(bǔ)和融合[2]，有效提升能源的利用效率，受到此次變革轉(zhuǎn)型的關(guān)注。因此，如何完善綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行架構(gòu)和運(yùn)行方式成為現(xiàn)在亟待解決的課題。

光熱發(fā)電[3]和電制氫[4]作為兩種新興技術(shù)近年來受到相關(guān)學(xué)者的廣泛關(guān)注。文獻(xiàn)[5]為解決西北地區(qū)棄電問題，將光熱電站和風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)合并網(wǎng)，并利用電加熱裝置將富集的風(fēng)電轉(zhuǎn)化成熱能儲(chǔ)存在光熱電站儲(chǔ)熱系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了可再生能源大規(guī)模消納。文獻(xiàn)[6]用電解槽、甲烷反應(yīng)器和燃料電池來替換電轉(zhuǎn)氣裝置，考慮了電制氫多方面的效益，限制了系統(tǒng)的碳排放。然而，上述研究未在系統(tǒng)中同時(shí)考慮光熱發(fā)電和電制氫技術(shù)，未能充分利用可再生能源。為此，文獻(xiàn)[7]構(gòu)建了一種含光熱電站和電制氫的綜合能源系統(tǒng)低碳調(diào)度模型，有效緩解了系統(tǒng)內(nèi)多能供應(yīng)和碳減排問題。文獻(xiàn)[8]提出了一種考慮光熱電站和電制氫聯(lián)合運(yùn)行的海島微網(wǎng)調(diào)度策略，保證了系統(tǒng)低碳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。上述文獻(xiàn)雖在系統(tǒng)構(gòu)造時(shí)考慮了光熱電站和電制氫系統(tǒng)，但未能實(shí)現(xiàn)二者的耦合，也沒有將電制氫中燃料電池產(chǎn)生的熱量通過光熱電站儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)重新利用以此來提升能源利用率。

碳減排機(jī)制[9-10]是實(shí)現(xiàn)我國(guó)雙碳目標(biāo)的重要手段，相關(guān)學(xué)者對(duì)此機(jī)制的各種運(yùn)行方式展開研究。文獻(xiàn)[11]將跨鏈交易技術(shù)和綠證交易機(jī)制相結(jié)合，創(chuàng)建含綠證跨鏈交易的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度模型，在促進(jìn)能源消納的同時(shí)，提升了交易的透明度。文獻(xiàn)[12]構(gòu)建一種新型市場(chǎng)交易機(jī)制，將雙邊儲(chǔ)備和綠證交易相結(jié)合，使得可再生能源機(jī)組和發(fā)電商均受益。上述文獻(xiàn)對(duì)綠證交易機(jī)制進(jìn)行了研究，對(duì)綠證交易價(jià)格而言，均采用由政府定價(jià)的固定價(jià)格來模擬交易過程，尚未考慮將綠證交易市場(chǎng)化，利用綠證供需關(guān)系對(duì)其進(jìn)行定價(jià)。文獻(xiàn)[13]基于博弈理論，構(gòu)建運(yùn)營(yíng)商和用戶的低碳調(diào)度模型，并考慮了需求響應(yīng)和獎(jiǎng)懲型碳交易對(duì)系統(tǒng)的影響。文獻(xiàn)[14]考慮了碳交易機(jī)制對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響，有效緩解了棄風(fēng)問題，減少了系統(tǒng)的碳排放。文獻(xiàn)[11-14]未將綠證交易成本和碳交易成本同時(shí)納入系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)之中，未能充分發(fā)揮系統(tǒng)低碳運(yùn)行能力。為此，文獻(xiàn)[15-16]提出了含碳交易和綠證交易的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行模型，促進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)一步低碳化運(yùn)行。但上述文獻(xiàn)中的綠證交易均選擇售電企業(yè)為綠證購(gòu)買者，并未選擇火電機(jī)組。而在碳交易的依托下，以火電機(jī)組為綠證購(gòu)買者可以將購(gòu)買的綠證轉(zhuǎn)化成碳配額，此綠證交易模式可以提升綠證購(gòu)買需求，促進(jìn)可再生能源進(jìn)一步消納，更加契合我國(guó)低碳發(fā)展趨勢(shì)，有助實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)。

綜上所述，本文綜合考慮光熱電站與電制氫的耦合特性，以及以火電機(jī)組為綠證購(gòu)買者的綠證交易對(duì)綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的影響，構(gòu)建了以各設(shè)備運(yùn)行成本、碳交易成本和綠證交易成本最小為目標(biāo)的優(yōu)化調(diào)度模型，通過仿真驗(yàn)證了所提模型的有效性。

1 含氫綜合能源系統(tǒng)建模

1.1 含氫綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行架構(gòu)

圖1 含氫綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行架構(gòu)

1.2 綜合能源系統(tǒng)中主要設(shè)備的模型

含氫綜合能源系統(tǒng)中的火電機(jī)組和風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型參照文獻(xiàn)[17]，此處不再說明。

1.2.1電制氫系統(tǒng)

1) 電解槽數(shù)學(xué)模型

電解槽裝置利用水電解可將電能轉(zhuǎn)化成氫能，其數(shù)學(xué)模型為

2) 燃料電池?cái)?shù)學(xué)模型

燃料電池可將儲(chǔ)存的氫能轉(zhuǎn)化成電能和熱能，其數(shù)學(xué)模型為

3) 儲(chǔ)氫罐數(shù)學(xué)模型

儲(chǔ)氫罐利用其儲(chǔ)能特性為燃料電池提供持續(xù)且可時(shí)移的氫能，其數(shù)學(xué)模型為

1.2.2光熱電站

光熱電站由集熱環(huán)節(jié)、發(fā)電環(huán)節(jié)以及儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)構(gòu)成[18]。首先，光熱電站利用集熱環(huán)節(jié)將太陽(yáng)能聚集起來并轉(zhuǎn)化成熱能，完成光-熱的轉(zhuǎn)換，光熱電站得到的熱功率為

然后，光熱電站產(chǎn)生的熱能輸送至導(dǎo)熱工質(zhì)，導(dǎo)熱工質(zhì)可以與儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)進(jìn)行熱量的雙向流動(dòng)。當(dāng)光熱電站儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)回收利用燃料電池產(chǎn)生的熱量時(shí)，儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)的儲(chǔ)熱量為

最后，光熱電站利用發(fā)電環(huán)節(jié)將傳輸?shù)臒崮苻D(zhuǎn)化成電能，完成熱-電的轉(zhuǎn)換。光熱電站發(fā)電功率為

2 綠證交易機(jī)制

2.1 綠證交易價(jià)格

由于綠證交易市場(chǎng)具有寡頭競(jìng)爭(zhēng)特性[19]，作為綠證供給方的風(fēng)電場(chǎng)和光熱電站不存在價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，二者通過策略性行為共同操控綠證市場(chǎng)，以使自身綠證收益最大。因此，本節(jié)需從可再生能源機(jī)組綠證收益這一起點(diǎn)出發(fā)來求取綠證交易價(jià)格。

可再生能源機(jī)組的綠證收益由其綠證收入和綠證成本決定。

令

由式(14)可知，當(dāng)綠證邊際收入等于綠證邊際成本時(shí)，可再生能源機(jī)組綠證收益最大。根據(jù)寡頭市場(chǎng)的特點(diǎn)，綠證邊際成本表達(dá)式與綠證供給曲線表達(dá)式一致：

綠證邊際收入表達(dá)式可通過綠證收入表達(dá)式獲得：

(19)

式中：

2.2 綠證交易模型

在本文綠證交易機(jī)制下，火電機(jī)組作為綠證購(gòu)買者需向可再生能源機(jī)組購(gòu)買相應(yīng)數(shù)量的綠證來減少碳排放，可再生能源機(jī)組則通過綠證交易獲得額外收益，作為其為環(huán)保所做貢獻(xiàn)的獎(jiǎng)勵(lì)。

火電機(jī)組購(gòu)買綠證所需成本為

可再生能源機(jī)組所獲綠證收益為

3 含氫綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)低碳調(diào)度模型

3.1 目標(biāo)函數(shù)

所提調(diào)度模型目標(biāo)使含氫綜合能源系統(tǒng)總運(yùn)行成本最小。系統(tǒng)總運(yùn)行成本包括火電機(jī)組運(yùn)行成本、光熱電站運(yùn)行成本、電制氫系統(tǒng)運(yùn)行成本、風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行成本、綠證交易成本和碳交易成本。

1) 火電機(jī)組運(yùn)行成本

火電機(jī)組運(yùn)行成本包含火電機(jī)組燃煤成本和啟停成本。

2) 光熱電站運(yùn)行成本

光熱電站的運(yùn)行成本包含光熱電站的發(fā)電成本和啟停成本。

3) 電制氫系統(tǒng)運(yùn)行成本

電制氫系統(tǒng)運(yùn)行成本包括電解槽裝置的運(yùn)維成本、燃料電池裝置的運(yùn)維成本和儲(chǔ)氫罐的運(yùn)維成本。

4) 風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行成本

5) 綠證交易成本

6) 碳交易成本

作為火電機(jī)組輸出的清潔能源，購(gòu)買的綠證在減少系統(tǒng)碳排量的同時(shí)，又增加了火電機(jī)組的碳配額，即火電機(jī)組可將購(gòu)買的綠證轉(zhuǎn)換成碳配額。在此條件下，碳交易成本[20]為

3.2 約束條件

1) 功率平衡約束

2) 火電機(jī)組運(yùn)行約束

在單位調(diào)度時(shí)間內(nèi)，火電機(jī)組的出力、爬坡能力及運(yùn)行和停止時(shí)間應(yīng)保持在一定的范圍內(nèi)。

3) 光熱電站運(yùn)行約束

光熱電站出力、爬坡和其儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)存在一定的約束。

4) 風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行約束

4 仿真分析

4.1 仿真系統(tǒng)概述

本文采用優(yōu)化軟件Yalmip中的Gurobi求解器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化求解，計(jì)算環(huán)境為Intel Core i5-7500 CPU，內(nèi)存為12 GB。

4.2 仿真結(jié)果及分析

4.2.1光熱電站和電制氫耦合分析

為了驗(yàn)證本文提出的光熱電站和電制氫耦合的有效性，設(shè)置以下3種場(chǎng)景進(jìn)行對(duì)比分析。場(chǎng)景1：

僅考慮電制氫參與系統(tǒng)運(yùn)行；場(chǎng)景2：考慮光熱電站和電制氫參與系統(tǒng)運(yùn)行，但二者未實(shí)現(xiàn)耦合；場(chǎng)景3：考慮光熱電站和電制氫參與系統(tǒng)運(yùn)行，二者實(shí)現(xiàn)耦合。

1) 算例調(diào)度結(jié)果分析

圖2為場(chǎng)景3下的各設(shè)備電功率優(yōu)化結(jié)果圖。由圖可知，在02：00—05：00和23：00—24：00時(shí)段內(nèi)，風(fēng)電資源豐富，風(fēng)電場(chǎng)作為主要能源供給設(shè)備為綜合能源系統(tǒng)提供電能，雖然此時(shí)段光照強(qiáng)度較低，但是光熱電站基于儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能特性也會(huì)釋放部分電能，以此降低火電機(jī)組的出力。由于此時(shí)段負(fù)荷用電需求較低，風(fēng)電出現(xiàn)富集現(xiàn)象，為提升系統(tǒng)再生能源消納率并保證系統(tǒng)低碳運(yùn)行，電制氫系統(tǒng)中的電解槽將富集的風(fēng)電轉(zhuǎn)換成氫能，并儲(chǔ)存在儲(chǔ)氫罐中，待負(fù)荷高峰時(shí)再加以利用，實(shí)現(xiàn)了能量時(shí)移。在11：00—15：00時(shí)段內(nèi)，風(fēng)電資源相對(duì)匱乏，系統(tǒng)負(fù)荷用電需求較高，電制氫中的燃料電池將從風(fēng)電大發(fā)時(shí)段獲得的氫能轉(zhuǎn)化成電能供給負(fù)荷利用，考慮到電制氫系統(tǒng)各裝置的運(yùn)行成本，其出力占比并不是太高。于此同時(shí)，為提升能源利用率，燃料電池產(chǎn)生的熱能將被光熱電站儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)回收利用，光熱電站通過釋放儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)的熱量增加了自身機(jī)組出力以此彌補(bǔ)風(fēng)電出力缺額。

圖2 電功率優(yōu)化結(jié)果

圖3為場(chǎng)景3下系統(tǒng)的氫能運(yùn)行結(jié)果示意圖。從圖中可以看出，在01：00—08：00和22：00—24：00時(shí)段內(nèi)，電制氫系統(tǒng)中儲(chǔ)氫罐的儲(chǔ)氫量一直呈上升趨勢(shì)，這是因?yàn)榇藭r(shí)段內(nèi)風(fēng)電可再生能源豐富，電解槽獲氫量持續(xù)大于燃料電池放氫量。而在09：00—21：00時(shí)段內(nèi)，儲(chǔ)氫罐的儲(chǔ)氫量一直呈下降趨勢(shì)，這是由于此時(shí)段風(fēng)電出力較低，風(fēng)電幾乎不會(huì)出現(xiàn)棄電現(xiàn)象，基于電解槽電解獲氫量極低，并且此時(shí)系統(tǒng)負(fù)荷用電需求高，燃料電池則需釋放氫能以增加自身出力供給負(fù)荷利用。

圖3 氫能運(yùn)行結(jié)果

2) 不同場(chǎng)景對(duì)比

不同場(chǎng)景下的系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果如表1所示，場(chǎng)景2相較于場(chǎng)景1考慮了光熱電站對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)低碳運(yùn)行的影響，光熱電站利用其儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)的能量時(shí)移特性能夠提升可再生能源消納率。與場(chǎng)景1相比，其棄電量、碳排量和運(yùn)行成本分別減少了13.39 kW、681.49 kg、273.93元，同比分別下降了16.96%、7.10%、4.24%，驗(yàn)證了光熱電站在經(jīng)濟(jì)低碳調(diào)度方面的優(yōu)勢(shì)。場(chǎng)景3在場(chǎng)景2的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了光熱電站和電制氫的耦合，電制氫中燃料電池產(chǎn)生的熱能可以通過光熱電站儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)得到利用，增加了能源的利用率，提高了光熱電站的發(fā)電量，與場(chǎng)景2相比，其棄電量、碳排量和運(yùn)行成本分別降低了11.26%、5.33%、3.50%，可見光熱電站和電制氫耦合能夠保證系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，限制系統(tǒng)碳排放量，達(dá)到碳減排的目標(biāo)。

表1 不同場(chǎng)景下的運(yùn)行結(jié)果

4.2.2綠證交易模式分析

1) 以火電機(jī)組為綠證購(gòu)買者的綠證交易分析

為了體現(xiàn)出本文所提綠證交易模式的優(yōu)勢(shì)，設(shè)立兩種運(yùn)行場(chǎng)景進(jìn)行驗(yàn)證。場(chǎng)景4：以售電企業(yè)為綠證購(gòu)買者的綠證交易模式；場(chǎng)景5：以火電機(jī)組為綠證購(gòu)買者的綠證交易模式。

圖4為兩種購(gòu)買形式下的綠證交易模式對(duì)比分析示意圖。

圖4 綠證交易模式對(duì)比結(jié)果

由圖4 (a)可以看出，在01：00—06：00和20：00—24：00時(shí)段內(nèi)，風(fēng)電處于大發(fā)時(shí)期，在綠證交易的調(diào)度模式下，系統(tǒng)會(huì)增加風(fēng)電出力，但考慮到火電機(jī)組和光熱電站啟停情況對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響，風(fēng)電不會(huì)全部被消納，系統(tǒng)會(huì)棄掉一部分風(fēng)電。由圖4(b)可以看出，由于考慮了以火電機(jī)組為綠證購(gòu)買者的綠證交易模式，在碳交易的依托下，火電機(jī)組購(gòu)買的綠證可以轉(zhuǎn)化成碳配額，降低了碳交易成本，提升了綠證購(gòu)買需求，與場(chǎng)景4相比，其綠證購(gòu)買量提升了1026.65 kW，棄電量降低了190.17 kW，風(fēng)電消納率提升了2.09%。由此可見，以火電機(jī)組為綠證購(gòu)買者的綠證交易模式能夠提高可再生能源消納率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)低碳運(yùn)行。

不同綠證交易模式下的成本對(duì)比結(jié)果如表2所示，相較于場(chǎng)景4，場(chǎng)景5的可再生能源機(jī)組所獲綠證收益增加了153.32元，場(chǎng)景5雖然增加了購(gòu)買綠證成本，但是購(gòu)買的綠證可以降低火電機(jī)組出力和火電機(jī)組帶來的碳交易成本，綜合以上分析，火電機(jī)組的總成本下降了1.51%?？梢姡曰痣姍C(jī)組為綠證購(gòu)買者的綠證交易能夠讓可再生能源機(jī)組和火電機(jī)組均受益，驗(yàn)證了此交易模式的可行性。

表2 不同綠證交易模式下成本對(duì)比

2) 綠證交易價(jià)格定價(jià)機(jī)制分析

為了驗(yàn)證本文所提綠證交易價(jià)格定價(jià)機(jī)制的正確性，設(shè)立兩種運(yùn)行場(chǎng)景進(jìn)行驗(yàn)證。場(chǎng)景6：固定綠證價(jià)格；場(chǎng)景7：基于綠證供需關(guān)系定價(jià)。取5天為一個(gè)調(diào)度周期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。5天的風(fēng)電出力、光照強(qiáng)度和負(fù)荷需求預(yù)測(cè)值如附錄A圖A3所示，固定綠證價(jià)格取0.115元/kW，基于綠證供需關(guān)系的5天綠證交易價(jià)格如附錄A圖A4所示。從附錄A圖A4可以看出，根據(jù)綠證供需關(guān)系對(duì)其價(jià)格定價(jià)之后，綠證交易價(jià)格發(fā)生了變化。在第1天和第4天，由于系統(tǒng)內(nèi)可再生能源出力低，使得綠證供給量也相應(yīng)降低，可再生能源出力低的同時(shí)會(huì)使得火電機(jī)組出力提升，從而火電機(jī)組對(duì)綠證的需求量增多，在此綠證供需關(guān)系下，綠證交易價(jià)格升高。而在第2、第3和第5天，系統(tǒng)內(nèi)可再生能源出力較高，同理上述分析，其綠證供給量增加，綠證需求量降低，最終使得綠證交易價(jià)格降低。

圖5為綠證交易價(jià)格定價(jià)模式對(duì)比圖。從圖中可以看出，在引入綠證交易價(jià)格定價(jià)機(jī)制后，火電機(jī)組開始調(diào)整自身購(gòu)買行為，在第1天和第4天，綠證供給量較少，同時(shí)綠證交易價(jià)格較高，為保證系統(tǒng)整體運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，火電機(jī)組減少此時(shí)段的綠證購(gòu)買量。在第2、第3和第5天，綠證供給量較多，綠證交易價(jià)格較低，火電機(jī)組會(huì)相應(yīng)提高綠證購(gòu)買量，有效緩解了綠證供給量低谷時(shí)的供給壓力。由表3可知，相較于場(chǎng)景6，場(chǎng)景7的綠證購(gòu)買量增加了651.52 kW，棄電量降低了126.75 kW，系統(tǒng)總運(yùn)行成本降低了3.34%。由此可見，基于綠證供需關(guān)系的綠證交易價(jià)格能夠提升綠證購(gòu)買量，保證系統(tǒng)低碳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

圖5 綠證交易價(jià)格定價(jià)模式對(duì)比

表3 綠證交易價(jià)格定價(jià)模式下的運(yùn)行結(jié)果對(duì)比

5 結(jié)論

為了保證“雙碳”目標(biāo)下能源的低碳高效利用，本文創(chuàng)建了考慮火電機(jī)組參與綠證購(gòu)買交易的含氫綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)低碳調(diào)度模型，并通過仿真分析得到以下結(jié)論：

1) 構(gòu)建了一種考慮光熱電站和電制氫耦合的綜合能源系統(tǒng)模型，光熱電站的儲(chǔ)熱環(huán)節(jié)回收利用電制氫中燃料電池產(chǎn)生的熱量，提高了能源的利用率；

2) 所提出的以火電機(jī)組為綠證購(gòu)買者的綠證交易模型，通過綠證供需關(guān)系對(duì)綠證交易價(jià)格進(jìn)行定價(jià)，火電機(jī)組基于價(jià)格信號(hào)調(diào)整綠證購(gòu)買量，在碳交易的依托下，購(gòu)買的綠證可以轉(zhuǎn)換成部分碳配額，使得綠證購(gòu)買量增加；

3) 所提優(yōu)化調(diào)度策略提升了可再生能源消納率，推動(dòng)了系統(tǒng)低碳供能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行低碳性和經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)。

本文所提模型可以實(shí)現(xiàn)能源低碳高效利用，有一定的拓展價(jià)值，可以為新型綜合能源系統(tǒng)構(gòu)造提供一些思路。下一步的研究將考慮用戶側(cè)與發(fā)電側(cè)的協(xié)同作用，以促進(jìn)可再生能源進(jìn)一步消納。

附錄A

圖A1 風(fēng)電、光照強(qiáng)度和負(fù)荷預(yù)測(cè)值

Fig. A1 Predicted values of wind power, light intensity and load

圖A2 綠證供需關(guān)系及交易價(jià)格

Fig. A2 Green certificate's relationship of supply and demand and its trading price

圖A3 5天初始數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)

Fig. A3 Five-day initial data forecasting

圖A4 5天的綠證交易價(jià)格

Fig. A4 Five-day green certificate trading prices

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Economic and low-carbon dispatch strategy of a hydrogen-containing integrated energy system considering thermal power units participating in green certificate purchase trading

ZHANG Hong1, MENG Qingyao1, WANG Mingchen2, LI Jiawang3, ZHANG Yuhai4

(1. Key Laboratory of Modern Power System Simulation and Control & Renewable Energy Technology (Northeast Electric Power University), Ministry of Education, Jilin 132012, China; 2. Zhangjiakou Power Supply Company, State Grid Jibei Electric Power Co., Ltd., Zhangjiakou 075000, China; 3. Chengde Power Supply Company, State Grid Jibei Electric Power Co., Ltd., Chengde 067000, China; 4. State Grid Jilin Power Supply Company, Jilin 132012, China)

Given the background of "double carbon", and to promote the renewable energy consumption rate and settle the problem of low-carbon energy supply in the integrated energy system, an economical and low-carbon dispatch strategy for a hydrogen-containing integrated energy system for thermal power units to participate in the purchasing trade for a green certificate is proposed. First, the integrated energy system is modeled according to the coupling relationship between the CSP station and the electric hydrogen production system.Then, a green certificate trading model with thermal power units as its purchasers is established. With the support of carbon trading, the green certificates purchased by thermal power units can be converted into carbon quotas.Then, from the green certificate trading price, a pricing mechanism is proposed considering the green certificate’s relationship of supply and demand, and its purchasing volume is adjusted based on the price changing.Finally, an optimal dispatch model aiming at minimizing the total operating cost of the hydrogen-containing integrated energy system is established.Simulation analysis shows the dispatching strategy proposed in this paper can increase the green certificate purchasing demand and renewable energy consumption rate, and achieve the goal of low-carbon economic operation of the system.

electric hydrogen production;integrated energy system; green certificate trading; thermal power units; green certificatepurchasing demand; renewable energy consumption

10.19783/j.cnki.pspc.220873

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(51777027)

This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 51777027).

2022-03-31；

2022-08-25

張 虹(1973—)，女，通信作者，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)樾履茉床⒕W(wǎng)發(fā)電技術(shù)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制；E-mail: jdlzh2000@126.com

孟慶堯(1996—)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)樾履茉床⒕W(wǎng)發(fā)電技術(shù)、分布式發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化調(diào)度。E-mail: 1587230435@qq.com

(編輯 姜新麗)