面向理想调度的电网低碳调度辅助决策研究及应用（2023）

目录 理想调度二 2007年，美国PJM提出了“理想调度”的概念。其实质是对电网运行的反思和再调度，基于电网实际运行信息，通过对历史场景的反演，给出一套满足安全约束的机组最优组合和经济调度方案，即实际系统运行效益的“天花板”。 结合我国的实际国情和“双碳”目标，新型电力系统的理想调度模式必须将低碳调度考虑进去，因此浙江电网提出“安全、经济低碳、高效”四个维度的理想调度目标 低碳背景二石 转型目标 力争取2060年前实现碳中和”的庄严承诺，为新时代我国能源低碳转型明确了目标。 习近平总书记近期提出“从能耗双控逐步转向碳排放双控，优化完善调控方式，加强碳排放双控基础能力建设，健全碳排放双控各项配套制度，为建立和实施碳排放双控制度积极创造条件”。 国网行动 “碳达峰、碳中和”行动方案 国家电网公司积极响应“双碳”目标，发布“碳达峰、碳中和”行动方案，进一步发挥电网桥梁纽带作用，加快电网向能源互联网升级，当好能源低碳转型的“引领者”、“推动者”和“先行者” 工作背景二 国调中心重点工作任务，推动先进技术应用构建调控人工智能平台，建设调度碳足迹追踪等应用 公司关于构建新型电力系统施方案年） 国家电网有限公司部门文件 调技【2023】14号 关于碳达峰，碳中和重会议的工作部署，根据能源为主体的新型电力有限公司研究制定了构省级示范区实施方案，碳中和”目标， 国调中心关于印发2023年国家电网调度系统技术管理重点工作安排的通知 各电网单位，中国电科院，南瑞集团： 意义和基础 为采入贯翻公可克组决策部开，全面养实2023年调度控制重点工作任务，国调中心制定了2023年国家电网调度系绕技术管理重点工作安排），现予印发，请各单位结合工作实际贯彻落实。 书记在中央财经委第九次的新型电力系统，为新、灵供了根本遵循，公关于构建新型电力系统建以新能源为主体的新网转型升级，打造新江实现、贡就新江力量的凝聚浙江智慧的领先实工担当的基础保障。 浙江省调不断推进电力系统调度方式的转变不断推进“能耗双控”向“碳排放双控”转变，积极开展低碳调度关键技术研究 国调中心 2023年3月20日 （此件不公开发布，发至收文单位中层及以上干部。未经公 目录 主要研究二 电网电-碳”态势感知技术 研究电源侧碳排放实时监测、电网碳足迹追踪等技术，构建全域低碳运行指标体系，形成一套完整的低碳态势感知指标，服务理想调度在评估的实施 首先，研究电源侧碳排放实时监测技术，构建不同运行工况下火电机组、燃气机组碳排放模型 其次，研究基于电气部分的电网碳追踪技术，实现对电网电源碳排放的追踪；实现对负荷节点碳排放量的追踪。 最后，构建电网低碳运行态势指标体系，构建电网碳排放指标体系，实现对电网不同环节碳排放的态势感知。构建低碳电网运行状态指标体系，构建低碳电网运行风险指标体系，实现对低碳电网运行风险态势的感知。 基于电网低碳运行态势指标体系 主要研究二 电网电-碳”态势感知技术 基于火电机组出力与对应的碳排放量数据，借助LSTM算法，训练火电机组单位出力对应的碳排放量模型，实现对火电机组碳排放的精准计量。 LSTM模型 采集火电机组G的有功功率无功功率、燃料碳排放因子作为输入样本，在隐含层中输入对应的碳排放量数据； f, =o(W, [h,-1,x,]+b,)i, =o(W, [h-1,x,]+b,)C, = tanh(Wc -[h-1,x,]+ bc)C, = f -C.-I +i, -C,o, =o(W。 [h,-1,x,]+b,)h, = o, tanh(C,) 》基于输入样本数据和细胞状态信息，对LSTM深度学习网络进行训练； 输出不同工况下单位功率碳排放量。 主要研究二 电网“电-碳”态势感知技术 利用机组CEMS（烟气在线监测系统）数据，研究面向调控业务应用的CEMS（烟气在线监测系统）数据重构方法，研究火电机组碳排放数据标准化建模方法，形成机组碳排-功率外特性曲线 主要研究二 电网“电-碳”态势感知技术 提出基于电气部分理论的电网碳足迹追踪方法。利用有向图分析得到所有源荷之间电气供给关系的详细路径信息，结合电源碳排放量，分析电力流中的碳信息，建立源荷碳排放的精准映射，解决了源荷之间碳供给关系的准确定量分析问题，得到电网碳足迹结果 主要研究二 电网“电-碳”态势感知技术 提出电力碳排放指数体系PCEI，从时域、地域和成分三个维度刻画浙江全社会电能供给的碳排放情况，提供浙江电力碳排放的“全景图像” 电力碳排放指数体系PCEI可以适用于年、月、日乃至小时等不同时间尺度能够分析各地区、供区等地理单元的碳排放情况，还可以对煤电、燃气机组等含碳排放电能进行分类计算分析。 主要研究二 电网“电-碳”态势感知技术 以电力碳排放指数体系为基础建立全域低碳运行指标体系，进一步分析电网碳排放态势及其影响因素，为理想调度提供低碳方面的全体系指标。 建立电网拓扑碳排放指标体系，依据采样周期为15分钟的电网实时数据，计算电网当前实时指标参数并进行累加分析，得出阶段指标结果， 指标类型：包括面向时间尺度的实时指标、阶段指标，以及面向空间尺度的发电、电网、负荷、系统指标。 指标结果：形成面向电力系统各区域实时分析与历史统计指标，共计22个，反映电网当前碳排放结果和变化趋势。 主要研究二 可调控资源碳减排潜力评估技术 开展源网荷储各侧可调控资源的调节特性研究，主要分析其技术特性和经济特性。 技术特性：i调节方向、调节速率和调节范围等三个方面 经济特性：资源调节所需经济成本 综合考虑可调控资源聚合模型时间和空间不确定性，结合分布式新能源运行特性和分布式可调控资源的聚合特性实现对低碳电网碳减排潜力的量化评估。 主要研究二 可调控资源碳减排潜力评估技术 掌握电网可调控资源聚合特性的差异性，实现对低碳电网内可调控资源的聚合潜力的有效评估，从源网荷储四个方面，充分挖掘各类可调节资源的调节潜力。 主要研究二 可调控资源碳减排潜力评估技术 掌握电网可调控资源聚合特性的差异性，实现对低碳电网内可调控资源的聚合潜力的有效评估，从源网荷储四个方面，充分挖掘各类可调节资源的调节潜力。 电网调度潜力： APe，maxbuy为联络线功率波动的最大值；Pe.tbuy和Pe.maxbuy分别为t时刻的购电功率及其上限 调节能力取决于联络线的传输能力、安全波动限度等调节方式主要是调整电网运行方式避免系统 堵塞，改善网络损耗等。 主要研究二 可调控资源碳减排潜力评估技术 综合考虑可调控资源聚合模型时间和空间不确定性，结合分布式新能源运行特性和分布式可调控资源的聚合特性，实现对低碳电网碳减排潜力的量化评估。 主要研究二 可调控资源碳减排潜力评估技术 综合考虑可调控资源聚合模型时间和空间不确定性，结合分布式新能源运行特性和分布式可调控资源的聚合特性，实现对低碳电网碳减排潜力的量化评估。 主要研究二 在源荷平衡、资源调节、设备与断面约束、稳定裕度约束与机组备用约束条件限制下，基于多目标优化算法对源网荷储各侧的可调资源对电网进行低碳调度。 主要研究二 低碳调度策略优化技术 基于电源侧碳排放模型构建火电机组低碳调控策略，形成最优的火电机组出清计划。其中目标函数有运行成本最低，碳排放最小。约束条件有：有功平衡约束、无功平衡约束，火电有功约束、火电无功约束碳交易成本等。为进一步优化碳交易机制，形成奖惩阶梯型碳交易成本计算模型 目标函数： 约束条件： 奖惩阶梯型碳交易模型 有功平衡约束 运行成本最小 c(1+22)(E, 1E, ).E,≤E,Vc(1+ 22)vc(1+ 2)(E, E, )E-V