摘要:在碳中和背景下，未来40年中国电力系统将发生更深度的低碳转型，如何构筑足以支撑高电气化社会庞大用能需求的低碳化运行模式给传统电力系统带来了巨大挑战。文中在探讨发电低碳化给电网带来的挑战和未来可能的技术应对方案的基础上，针对未来中国西部高比例新能源电源的大范围汇集、远距离送出和间歇性电能消纳问题，给出了与之相适应的电氢综合能源网的构建原则，提出了近期和远期西部电氢综合能源网初步方案及相应的关键技术需求。研究表明：基于电压源换流器的直流电网技术以及氢能与电力系统结合的电氢综合能源网有望成为中国碳中和目标下实现西部大规模新能源开发的可行技术解决方案之一。

摘要:为了应对日益严峻的能源形势和气候变化，削减全球碳排放已经成为世界各国的普遍共识。在碳中和重要发展目标及能源结构转型的驱动下，电能的清洁化替代趋势将愈加显著，配电系统在促进新能源消纳和用户碳减排等方面发挥重要作用的同时，也将面临新的挑战。围绕碳排放约束下的智能配电网规划问题，首先分析了低碳化智能配电网的发展特征，然后从新要素、新路径和新形态等多方面阐述了与传统配电网规划思路的区别，为此提出了“碳中和区”的概念，并提出低碳微生态配置方案和碳中和能力评估方法。进而，探讨了多尺度时空动态演化下智能配电网规划的若干关键问题。最后，针对碳排放约束影响下智能配电网规划的未来研究方向和应用场景进行了展望。

摘要:以新能源为主导的新型电力系统中，发电侧调节能力显著下降，亟待充分挖掘需求侧的调节能力，弥补新能源并网所造成的灵活性匮乏。首先，指出新型电力系统下需求响应机制应具备规模化、常态化、轻量化、趣味化“四化”特征；其次，针对当前需求响应分类方式粗略且难以反映其本质特征的问题，提出按照需求响应中用户贡献评价方式的分类原则，将现有机制划分为价格型、基线型、准线型3类，并详细介绍了各类机制的研究现状；进而，基于所提出的“四化”特征，分析指出价格型、基线型机制将难以适应新型电力系统的发展，而与这2类机制试图利用某种信号间接改变用户用电行为不同，准线型机制直接给出了需求响应实施方所期待的用户负荷曲线形状，能够更好地满足“四化”特征，从根本上克服了其他机制规模小、难持续、不透明、易反弹等问题，可良好地适应新型电力系统的发展需求；最后，展望了准线型需求响应机制在新型电力系统发展下的必要性、可行性与重要性。

摘要:技术的进步对于电力系统低碳转型具有重要的支撑作用，同时，技术的发展也应以实现系统低碳转型为目标，特别是在长期时间尺度上，二者相互影响更加显著。中国提出在2060年前实现全社会碳中和目标，电力系统将逐渐实现低碳甚至零碳排放。清洁能源发电、特高压输电、储能等关键技术的发展水平，成为电力系统转型是否经济可行的重要因素。电力系统关键技术也要以实现碳中和为目标加快发展。为量化评估电力系统关键技术进步与低碳转型经济可行性的耦合与匹配关系，提出了二者协同优化的框架和方法。将技术成熟度和经济性与电力系统扩展规划模型相结合，并以中国2060年远期电力规划为案例，研究不同技术发展场景下电力系统清洁低碳转型的经济可行性，分析了不同技术对全系统综合单位电量成本下降的贡献。

摘要:随着“碳达峰、碳中和”目标的提出及碳市场体系逐步完备，工业企业面临低碳转型和可持续发展的巨大压力，新能源大力发展及氢能在运输工具和工业生产中的应用为此提供了较好的机遇。基于此，利用新能源和氢能产业链重塑工业能源体系是促进工业发展的关键手段。以低碳、绿色、环保、节能为主要考量，构建“绿电-氢能-工业”耦合复杂系统，从能源流和碳流2个角度对比分析耦合系统具有的优势；通过构建环保、节能和经济性评价模型，定量说明耦合系统建设的可行性；通过分析中国钢铁工业发展现状，按不同发展速度测算钢铁工业绿色发展潜力。结果表明，钢铁工业绿色发展将极大地促进绿色氢气的发展与应用，氢能产业链的逐步成熟也将加快钢铁工业绿色转型速度，二者相辅相成。

摘要:电力行业是碳排放的重点行业，电力系统是新能源消纳的重要平台，因此构建以新能源为主体的新型电力系统是实现双碳目标的重要途径。文中探讨了新型电力系统在双碳目标实现过程中的贡献，依据不同地区的经济发展水平、电气化率、清洁能源占比以及碳排放量等数据，量化评估构建新型电力系统对该地区双碳目标实现的贡献率。最后，以中国上海市浦东新区为例进行了分析论证，验证了文中所提贡献率评估方法的适用性，论证了以新能源为主体的新型电力系统能在保障经济发展的同时，助力双碳目标的实现。

摘要:加快实施电能替代是实现“碳达峰·碳中和”目标的重要举措，但有相当一部分碳排放无法通过直接电能替代来消除，这其中就包括以钢铁为代表的工业领域的碳排放。新能源和氢能的大力发展，尤其是二者之间的耦合加深为减少工业领域碳排放提供了契机。文中重点分析了钢铁园区能源系统特点，通过引入新能源发电、电解水制氢以及氢能重卡等元素，优化了传统钢铁园区能源系统。基于耦合环节建模，构建了以钢铁园区收益净现值最大为目标函数、以各组分转换关系和连接特性为约束条件的规划模型。分析了电力市场、碳市场与去产能政策以及设备价格对系统规划配置的影响，通过刻画系统投资风险进一步解释了规划方案呈现的“偏好”特性。最后，从系统建设、系统调控和项目推广3个方面阐述了需要注意的关键问题。

摘要:电力系统实现“碳达峰·碳中和”是中国全社会实现“双碳”目标的关键环节，低碳转型过程将深刻影响电力系统的形态结构。首先，以规划总成本为优化目标构建电力系统源网扩展规划模型，考虑可再生能源地区自然资源禀赋和电力系统运行安全约束，对中国电力系统2020年至2060年“碳达峰·碳中和”转型路径进行规划优化。然后，对中国电力系统2060年实现碳中和场景下的电源结构、跨省电力交换需求转型结果及规划成本进行分析，同时针对碳减排目标与达峰时间影响因素设置多种场景进行对比研究，并对电池储能投资成本进行灵敏度分析。研究发现中国电力系统“碳达峰·碳中和”转型路径的关键是构建高比例清洁电源供应体系，通过各类型电源定位互补实现电源结构低碳转型，储能将承担为系统提供电力余缺调节、惯量支撑及各类辅助服务的任务。新型电力系统需要大容量跨省输电网络为电力供应提供支撑，承担风光电力向负荷中心送电任务，呈现更大规模“西电东送、北电南送”格局。碳达峰时间及减排路径需要综合统筹经济、社会、环境、技术等各方面因素以平衡经济性和碳减排进程。

摘要:新能源分布式应用是支撑中国实现“碳达峰·碳中和”战略目标的重要方式，势必对低压配电系统形成革命性的冲击，对传统的规划、运行、维护等方式提出了全新的挑战。首先，分析了中国低压配电系统的元素与形态变化，介绍各个环节的发展现状与面临的问题。其次，从透明化、低碳化、互动化、灵活化、多元化5个维度分析了新型低压配电系统的典型特征，并提出了其特征显著度定量评价指标。最后，从电能质量、可靠性、经济性和安全性4个关键问题出发，探讨了支撑新型低压配电系统的四大关键技术并展望了其未来发展方向。

摘要:在“碳达峰·碳中和”的战略目标驱动下，用能权作为以综合能源消费量为标的的市场化交易产品，可有效提升用能效率。当前，用能权交易在电力行业尚处于初级阶段，考虑到日益提高的电能消费比例、偏低的用电效率，在电力行业进一步推进用能权交易对实现用能清洁高效转型具有重要意义。从电力视角总结了推进用能权交易面临的挑战及关键问题，并提出了相应的建议与展望。简要介绍了用能权的概念，系统梳理了中国试点省份的用能权交易机制，总结了用能权的模型，并指出了在电力行业推进用能权交易的意义。从分配、交易、清缴3个环节剖析了当前形势下在电力行业推进用能权交易面临的挑战及亟待研究的关键问题。在此基础上，提出了用能权交易的相关建议及研究展望，以期为在电力行业推进用能权交易提供借鉴。

摘要:在建设新型电力系统背景下，为提高能源利用率，降低交通系统碳排放，促进配电网与交通网络融合，考虑燃料电池汽车加氢行为影响下负荷时空分布特性，构建计及燃料电池汽车交通流量与加氢行为的优化调度模型。首先，采用起止点对刻画燃料电池汽车交通流量模型，为模拟燃料电池汽车出行，采用Dijkstra算法搭建燃料电池汽车最短加氢路径模型。其次，针对可再生能源出力不确定性,基于Wasserstein距离建立风电功率预测误差模糊集，考虑电力-交通网络约束，并构建含加氢站优化调度的分布鲁棒优化模型。最后，利用强对偶理论将分布鲁棒优化模型转化为混合整数线性规划模型进行求解，采用改进的33节点配电网和24节点交通网对调度方法进行验证。结果表明，所提方法相比于鲁棒优化系统总成本有所降低，加氢站调度方案在保守和乐观之间达到平衡，实现加氢站与上级网络之间良性互动。

摘要:“碳达峰∙碳中和”目标下，中国将建立以风、光等新能源为主体的新型电力系统。随着能源结构和系统形态的改变，电力系统供需双侧的不确定性将显著增强，供需失配等系统风险将愈发突出。准确评估系统风险水平对新型电力系统的规划和运行都具有重要意义。文中分析了新型电力系统的典型风险特征，论述了一套适用于新型电力系统的风险评估理论体系。首先，梳理了描述系统风险的三级风险指标体系，涵盖了供需失配的上行和下行风险以及碳排放相关的风险；然后，总结了体现新型电力系统风险特征的风险评估方法，在状态产生环节刻画多源风险因素，在状态分析环节计算多级风险指标；最后，探讨了与风险评估有机融合的系统薄弱环节辨识方法，为风险预控提供量化决策依据。

摘要:作为一种与电能互补的二次能源载体，氢能有望在未来低碳能源系统中发挥关键作用。为探究新型电力系统背景下的氢经济，文中聚焦耦合电力与其他能源领域的关键环节——电制氢技术，对其进行技术经济分析与应用前景展望。首先，从技术发展水平、能源系统中的应用两个角度综述国内外电制氢技术研究现状；然后，建立电制氢经济模型，基于新型电力系统技术特征开展新型电力系统背景下的电制氢技术经济分析；最后，从各地氢能发展政策、终端氢需求潜力及对新型电力系统的支撑作用3个方面对电制氢技术进行应用前景展望。

摘要:当前，用户侧分布式光伏呈现出分散建设与无序接入的低端量化扩张态势，难以满足电网低碳转型下分布式光伏发电规模化深度开发与可持续发展需求。文中探索分布式光伏集群一体化开发与运营模式，提出集群开发用户侧分布式光伏资源博弈策略。首先，构建以集群运营商为主体的分布式光伏集群开发与运营模式；其次，针对用户自建光伏或出租场地两种开发模式，提出用户光伏开发行为预测方法；然后，揭示集群运营商与用户在光伏开发资源分配上的博弈关系，构建分布式光伏资源主从博弈双层优化模型。最后，仿真结果验证了所提方法对于引导用户侧分布式光伏有序理性开发与合理高效配置的有效性。

摘要:提升新能源消纳能力是新型电力系统最重要的目标。从需求侧入手，有待研究一种用户绿电份额的评估方法，进而引导激励广大用户更多地消费绿电。为此，提出基于用户时序用电曲线对新能源消纳边际贡献的绿电份额评估方法。首先，基于与用电量级无关的负荷轮廓线形状定义并推导了新能源消纳边际贡献指标；其次，分别考虑纯负荷类用户和具有可调负荷、储能及分布式能源的产消者园区用户，基于边际贡献指标提出了绿电份额评估方法；最后，构造多种不同类型的用户进行绿电份额的评估，并通过算例验证了绿电份额评估方法的合理性。结果表明，园区用户可通过提高净负荷形状与系统新能源发电趋势的相似度、消纳本地新能源、合理优化可调负荷与储能运行方式等提升园区绿电份额，进而提升全网新能源消纳能力。

摘要:作为碳市场和电力现货市场的共同参与者，发电商的决策行为将同时影响两市场的出清结果，碳-电市场耦合日益紧密。在此背景下，模拟发电商的决策行为进而开展市场均衡分析对各市场机制的完善具有重要意义。碳市场要求发电商在履约期结束时需缴纳碳排放总量对应的碳配额，在履约期内发电商可灵活选择任意时段的碳、电交易策略，前后时段决策相互影响。为此，重点研究考虑发电商多时间耦合决策的碳-电市场均衡分析问题。在多时间尺度下碳-电耦合关系的基础上，提出了考虑发电商多时间耦合决策的碳-电均衡分析框架。基于此，建立了考虑多时间耦合的发电商碳-电协同决策模型，量化了碳配额与发电量间的关系。通过分析不同发电商多时间耦合的决策行为，建立了碳-电市场的均衡分析模型。算例结果表明，考虑多时间耦合特性可进一步促进电力行业减少碳排放，提升社会福利。

摘要:当前，全国统一电力市场体系和全国碳交易市场正在同步改革，发电企业面临着在电力市场和碳市场竞争的双重压力。如何适应新的市场环境，在碳-电耦合市场中统筹考虑市场细则及自身电源特征制定竞价计划，是当前发电企业亟须解决的实际问题。针对这一问题，提出了考虑国家核证自愿减排量（CCER）机制的碳-电耦合市场水火电协同竞价模型。该模型详细考虑了碳市场中的碳清缴、CCER抵消、违约惩罚等机制及电力市场特征，兼顾梯级水电站水力-电力的时空耦合联系及非凸非线性的发电运行特征，描述了水火电在耦合市场中的协同竞价要素。针对模型中的非凸及逻辑表达式，引入多种线性化方法将其转为混合整数二次规划问题予以求解。以中国澜沧江流域梯级水电站与火电厂为工程背景验证了模型的有效性，并分析了碳-电耦合市场机制的作用效果。

摘要:随着电、碳市场联系日趋紧密，电力行业主体在参与碳排放权交易时应充分考虑现货市场的影响。文中提出了一种考虑现货电能量交易的发用电主体碳排放权交易决策模型。首先，提出了现行电力市场模式下发用电主体参与碳交易优化决策的总体框架，考虑到电、碳市场在运行时间尺度上的差异，通过将交易周期离散化和动态刷新碳排放权交易结果，保障了电力市场和碳市场在出清机制方面的良好衔接和有效协同。其次，在碳排放权交易决策模型中，截至当前时点的所有既定成交的电、碳交易结果均被合理考虑，并在前序的现货电能量市场出清过程中将碳成本等要素纳入考量。此外，同步考虑了碳市场环境下碳排放权配额缺口、履约期压力效应等对主体交易行为的潜在影响，构建各类碳市场要素对主体决策相关量、价参数的映射关系。最后，通过算例验证了所提模型能够良好反映碳市场环境下发用电主体的竞价决策过程。

摘要:随着“双碳”目标的提出以及全国碳排放权交易市场拉开序幕，发电集团面临着同时参与电力市场及碳排放权交易市场所带来的决策协同问题。首先，通过剖析电力市场与碳市场的耦合机理并计及两类市场结算履约规则，在价格接受模式下，提出一种混合型发电集团参与电-碳市场的年-周-日多尺度耦合协同决策机制和优化模型。然后，结合现行市场交易环境和实际数据，进行了多市场协同决策的仿真模拟，验证了决策模型的可行性。同时，为有效量化决策的优劣，针对决策结果的经济性、低碳性、稳定性，构建了一套电-碳市场协同决策评价指标体系。针对不同的市场机制、碳价水平及决策模式，做出了进一步仿真模拟及对比分析。研究结果表明，开展电-碳协同交易是发电集团实现低碳发展的经济化手段，同时，政府部门需结合发展的不同阶段动态调整控排政策。

摘要:“双碳”战略目标下，为促进风光消纳与能源电力低碳转型、提高矿区能源利用率，提出一种含伴生能源和碳捕集与电转气耦合的矿区综合能源系统低碳经济调度模型。首先，综合考虑瓦斯、乏风、涌水等矿区伴生能源利用，建立矿区综合能源系统基本模型，并以碳捕集和电转气设备为耦合单元，促进节能减排与可再生能源消纳。然后，引入奖惩阶梯式碳交易机制，以矿区综合能源系统运行成本最小为目标，建立矿区综合能源系统协同优化调度模型。最后，以中国云南某大型煤矿为例，通过设置不同场景进行仿真分析。结果表明，所提模型能够促进矿区综合能源系统低碳经济运行，提高风光消纳率。

摘要:针对当前电力系统碳减排任务与安全稳定运行需求，研究电力系统低碳安全运行技术。现有的能量流安全域模型使电力系统安全监视与控制更加科学有效，但忽略了系统运行过程中可能存在的“高碳”风险。文中提出了一种考虑碳流约束的电力系统能碳耦合安全域（简称能碳安全域）模型与计算方法，旨在保证系统安全性的同时减排提效。为完整刻画电力系统的低碳运行能力极限，分别从负荷端和源端角度提出了考虑碳流约束的系统最大供电能力曲线及最大消纳能力曲线模型。基于系统最大供电能力工作点，提出了能碳安全边界仿真拟合计算方法，实现了能碳安全域的降维观测。最后，结合算例验证了所提模型的有效性。

摘要:为实现电力系统低碳排放、助力经济提升，在建立碳势引导多元柔性负荷模型的基础上，提出一种基于节点碳势需求响应的双层优化调度策略。首先，利用比例共享原则追踪碳排放流，搭建碳排放流模型，从时空维度感知各节点的碳势变化规律。其次，将碳流分析纳入负荷侧需求响应机制中，利用节点碳势建立负荷聚合商需求响应碳排放模型，并厘清不同碳势强度下负荷聚合商调度差异，构建基于节点碳势需求响应的电力系统双层优化调度模型。模型上层为电网运营商最优经济调度，模型下层为负荷聚合商需求响应经济调度。最后，以改进IEEE 30节点系统为例，验证了所提方法的有效性。

摘要:利用电-气-热多元负荷节点碳势引导需求响应是实现综合能源系统(IES)低碳运行的有效手段。IES中多能流耦合关系复杂、动态特性交织，碳排放特性难以准确表达。文中针对IES中低碳运行潜力挖掘不足的问题进行了研究，提出了一种基于节点碳势-能源价格双响应的经济调度方法，用于IES源-荷协同，实现低碳运行。一方面，通过剖析气、热动态特性对碳排放流的影响机理，引入动态特性等价替换思想，得出计及动态特性的碳排放流模型，进而得到负荷节点的碳势，实现碳排放责任的分摊；另一方面，从碳视角出发，考虑多元负荷的碳排放责任，设计了基于多元负荷节点碳势-能源价格双响应的IES源-荷低碳互动机制，充分挖掘IES中多元负荷的低碳潜力。通过对IES中碳排放产生、传输、消费全过程的追踪与计量，制定兼顾经济性与低碳性的调控策略。以电网14节点-热网6节点-天然气网6节点(E14-H6-G6)和E57-H12-G12测试系统为例，验证了所提模型和方法的有效性。

摘要:随着能源绿色转型要求的不断提高，为实现综合能源系统低碳经济调度，除考虑源侧减碳策略外，需求侧减碳潜力也值得挖掘。兼顾源荷，提出一种考虑低碳需求响应及供需主从博弈的综合能源系统优化调度模型。首先，在供能侧考虑碳交易机制，采用碳排放流模型将供能侧的碳排放折算到用户侧；然后，从用户侧角度考虑碳排放问题，提出激励型低碳需求响应模型，以引导供能侧的低碳调度；其次，采用主从博弈模型形成供能侧与用户侧间的互动，得到合理、有效的激励方案，进一步挖掘用户侧减碳潜力；最后，通过算例仿真结果验证所提方法的有效性，在保证经济性的同时减少了系统碳排放量。

摘要:构建以新能源为主体的零碳电力系统是助力全电社会转型、实现全球清洁低碳能源体系的重要手段，也是实现“双碳”目标的重要支撑。文中对国际电工委员会出版的《以新能源为主体的零碳电力系统》白皮书进行解读。首先，介绍了白皮书发布背景，阐述了零碳电力系统所需的关键技术及面临的挑战；其次，总结了零碳电力系统领域标准化框架；最后，对零碳电力系统中涌现的新技术标准方向进行了讨论。构建体系化的零碳电力系统国际标准将为电力系统安全运行提供有力支撑。