考虑碳减排的综合能源服务商合作运行优化策略

王琦; 李宁; 顾欣; 何国鑫; 杨冬梅; 陈严

doi:10.7500/AEPS20210606002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

考虑碳减排的综合能源服务商合作运行优化策略

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 考虑碳减排的综合能源服务商合作运行优化策略
- Optimization Strategy for Cooperative Operation of Integrated Energy Service Providers Considering Carbon Emission Reduction
- 电力系统自动化 2022年46卷第7期页码：131-140
- 作者机构：
  
  1.南京师范大学南瑞电气与自动化工程学院,江苏省南京市 210046
  2.国电南瑞科技股份有限公司,江苏省南京市 211106
- 作者简介：
  
  王琦(1975—)，女，通信作者，博士，教授，硕士生导师，主要研究方向：新能源发电及并网、综合能源建模及优化控制、电力电子技术在电力系统中的应用。E-mail：wangqi@njnu.edu.cn
  李宁(1995—)，男，硕士研究生，主要研究方向：综合能源系统优化运行。E-mail：191802006@njnu.edu.cn
  顾欣(1996—)，男，硕士研究生，主要研究方向：综合能源系统优化运行。E-mail：191835019@njnu.edu.cn
- 基金信息：
  
  江苏省政策引导类计划国际科技合作资助项目(BZ2019057);江苏省研究生科研与实践创新计划资助项目(KYCX21_1384)
- DOI：10.7500/AEPS20210606002
  中图分类号：
- 收稿：2021-06-06，
  
  网络出版：2022-01-27，
  
  纸质出版：2022-04-10
- 稿件说明：
移动端阅览
王琦,李宁,顾欣等.考虑碳减排的综合能源服务商合作运行优化策略[J].电力系统自动化,2022,46(7):131-140.

WANG Qi,LI Ning,GU Xin,et al.Optimization Strategy for Cooperative Operation of Integrated Energy Service Providers Considering Carbon Emission Reduction[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(7):131-140.
王琦,李宁,顾欣等.考虑碳减排的综合能源服务商合作运行优化策略[J].电力系统自动化,2022,46(7):131-140. DOI： 10.7500/AEPS20210606002.

WANG Qi,LI Ning,GU Xin,et al.Optimization Strategy for Cooperative Operation of Integrated Energy Service Providers Considering Carbon Emission Reduction[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(7):131-140. DOI： 10.7500/AEPS20210606002.

摘要

在电力市场深入改革的背景下，综合能源服务商既是直接为用户提供能源服务的能源主体，又是节能减排的重要载体，研究综合能源服务商的合作运行有助于促进区域综合能源系统的低碳经济。首先，提出双层协同优化运行的调控架构，通过顶层监管调动底层综合能源服务商参与碳减排的积极性，底层的各利益主体交互有限信息实现协同优化。其次，基于Nash议价理论，建立计及碳排放限额和惩罚系数的综合能源服务商合作博弈模型，挖掘综合能源服务商合作运行促进碳减排的潜力，并且兼顾个体利益和社会效益。然后，将所建的非凸模型分解为2个线性约束下的凸优化问题，即效益最大化子问题和能源交易支付子问题，进一步采用自适应交替方向乘子法求解上述问题。最后，通过算例验证了所提策略的有效性。

Abstract

On the background of in-depth reform of the electricity market

integrated energy service providers are not only the main energy providers directly providing energy services for users

but also an important carrier of energy conservation and emission reduction. Research on the cooperative operation of integrated energy service providers will help to promote the low-carbon economy of regional integrated energy systems. Firstly

this paper proposes the regulatory framework of two-layer collaborative optimization operation

which mobilizes the enthusiasm of comprehensive energy service providers at the bottom layer to participate in the carbon emission reduction through top-layer supervision

and the stakeholders at the bottom layer with limited information to achieve collaborative optimization. Secondly

based on Nash bargaining theory

a cooperative game model of integrated energy service providers considering carbon emission limits and penalty coefficients is established in order to explore the potential of cooperative operation of integrated energy service providers to promote carbon emission reduction and improve individual interests and social benefits. Then

the non-convex model is decomposed into two convex optimization problems under linear constraints

namely the benefit maximization sub-problem and the energy transaction payment sub-problem. The adaptive alternating direction method of multipliers is further used to solve the above problems. Finally

the effectiveness of the proposed strategy is verified by examples.

关键词

Keywords

references

冯奕，应展烽，颜建虎 . 考虑碳排放成本的多能互补微能源网储能装置优化运行［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 8 ）： 92 - 99 .

FENG Yi ， YING Zhanfeng ， YAN Jianhu . Optimized operation of energy storage in a multi-energy complementary micro-energy network considering carbon emission cost ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 8 ）： 92 - 99 .

周欢，黄龙琼，伍人剑，等 . 基于绿色㶲经济的综合能源系统价值评价方法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 2 ）： 36 - 42 .

ZHOU Huan ， HUANG Longqiong ， WU Renjian ， et al . Value assessment method of integrated energy system based on green exergy economy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 2 ）： 36 - 42 .

王奖，邓丰强，张勇军，等 . 园区能源互联网的规划与运行研究综述［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 2 ）： 24 - 32 .

WANG Jiang ， DENG Fengqiang ， ZHANG Yongjun ， et al . Review on planning and operation research of park energy Internet ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 2 ）： 24 - 32 .

刘永辉，张显，孙鸿雁，等 . 能源互联网背景下电力市场大数据应用探讨［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 11 ）： 1 - 10 .

LIU Yonghui ， ZHANG Xian ， SUN Hongyan ， et al . Discussion on application of big data in electricity market in background of Energy Internet ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 11 ）： 1 - 10 .

杨济如，高赐威，苏卫华 . 能源互联网及优化运行调度简述［J］. 电力工程技术， 2019 ， 38 （ 1 ）： 49 - 55 .

YANG Jiru ， GAO Ciwei ， SU Weihua . A brief review to the energy Internet and its optimal scheduling ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2019 ， 38 （ 1 ）： 49 - 55 .

史佳琪，胡浩，张建华 . 计及多个独立运营商的综合能源系统分布式低碳经济调度［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 1 ）： 127 - 136 .

SHI Jiaqi ， HU Hao ， ZHANG Jianhua . Distributed low-carbon economy scheduling for integrated energy system with multiple individual energy-hubs ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 1 ）： 127 - 136 .

梅光银，龚锦霞，郑元黎 . 考虑风光出力相关性和碳排放限额的多能互补虚拟电厂的调度策略［J/OL］. 电力系统及其自动化学报［ 2021-05-19 ］. https：//doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.000694 https://doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.000694 .

MEI Guangyin ， GONG Jinxia ， ZHENG Yuanli . The scheduling strategy of multi-energy complementary virtual power plant considering the correlation of wind output and crabon emission quota ［J/OL］. Proceedings of the CSU-EPSA ［ 2021-05-19 ］. https：//doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.000694 https://doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.000694 .

张立辉，戴谷禹，聂青云，等 . 碳交易机制下计及用电行为的虚拟电厂经济调度模型［J］. 电力系统保护与控制， 2020 ， 48 （ 24 ）： 154 - 163 .

ZHANG Lihui ， DAI Guyu ， NIE Qingyun ， et al . Economic dispatch model of virtual power plant considering electricity consumption under a carbon trading mechanism ［J］. Power System Protection and Control ， 2020 ， 48 （ 24 ）： 154 - 163 .

崔杨，曾鹏，王铮，等 . 计及电价型需求侧响应含碳捕集设备的电-气-热综合能源系统低碳经济调度［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 2 ）： 447 - 461 .

CUI Yang ， ZENG Peng ， WANG Zheng ， et al . Low-carbon economic dispatch of electricity-gas-heat integrated energy system with carbon capture equipment considering price-based demand response ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 2 ）： 447 - 461 .

陶悦川，孙荣峰，姜建国，等 . 基于博弈论的可再生能源证书交易双层优化模型［J］. 全球能源互联网， 2021 ， 4 （ 1 ）： 64 - 76 .

TAO Yuechuan ， SUN Rongfeng ， JIANG Jianguo ， et al . Bi-level optimization model of renewable energy certificates trading based on game theory ［J］. Journal of Global Energy Interconnection ， 2021 ， 4 （ 1 ）： 64 - 76 .

郑玉平，王丹，万灿，等 . 面向新型城镇的能源互联网关键技术及应用［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 14 ）： 2 - 15 .

ZHENG Yuping ， WANG Dan ， WAN Can ， et al . Key technology and application of Energy Internet oriented to new-type towns ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 14 ）： 2 - 15 .

YANG H B ， YOU P C ， SHANG C . Distributed planning of electricity and natural gas networks and energy hubs ［J］. Applied Energy ， 2021 ， 282 ： 116090 .

何帅，刘念，盛超群，等 . 多能源枢纽联合运行的㶲损最小化分布式优化调度［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 9 ）： 28 - 37 .

HE Shuai ， LIU Nian ， SHENG Chaoqun ， et al . Distributed optimal scheduling for minimizing exergy loss based on joint operation of multiple energy hubs ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 28 - 37 .

ZHONG W F ， XIE S L ， XIE K ， et al . Cooperative P2P energy trading in active distribution networks： an MILP-based Nash bargaining solution ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 2 ）： 1264 - 1276 .

向恩民，高红均，刘畅，等 . 基于供需双侧博弈互动的园区多能运营商能源交易优化决策［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 8 ）： 2744 - 2757 .

XIANG Enmin ， GAO Hongjun ， LIU Chang ， et al . Optimal decision of energy trading for community multi-energy operator based on game interaction with supply and demand sides ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 8 ）： 2744 - 2757 .

CHEN F F ， LIANG H F ， GAO Y J ， et al . Research on double-layer optimal scheduling model of integrated energy park based on non-cooperative game ［J］. Energies ， 2019 ， 12 （ 16 ）： 3164 .

吴鸣，寇凌峰，张进，等 . 多运营主体微电网日前经济优化调度纳什议价方法［J］. 中国电力， 2019 ， 52 （ 11 ）： 19 - 27 .

WU Ming ， KOU Lingfeng ， ZHANG Jin ， et al . A day-ahead Nash bargaining method for economic dispatch of the multi-operator micro-grid ［J］. Electric Power ， 2019 ， 52 （ 11 ）： 19 - 27 .

马腾飞，裴玮，肖浩，等 . 基于纳什谈判理论的风-光-氢多主体能源系统合作运行方法［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 1 ）： 25 - 39 .

MA Tengfei ， PEI Wei ， XIAO Hao ， et al . Cooperative operation method for wind-solar-hydrogen multi-agent energy system based on Nash bargaining theory ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 1 ）： 25 - 39 .

吴俊，薛禹胜，舒印彪，等 . 大规模可再生能源接入下的电力系统充裕性优化：（三）多场景的备用优化［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 11 ）： 1 - 7 .

WU Jun ， XUE Yusheng ， SHU Yinbiao ， et al . Adequacy optimization for a large-scale renewable energy integrated power system： Part three reserve optimization in multiple scenarios ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 11 ）： 1 - 7 .

贾善翔，彭克，李喜东，等 . 基于智能软开关的柔性互联交直流配电系统分布式优化［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 8 ）： 95 - 103 .

JIA Shanxiang ， PENG Ke ， LI Xidong ， et al . Distributed optimization of flexible interconnected AC/DC distribution system based on soft open point ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 8 ）： 95 - 103 .

张勇，李晨，贾楠，等 . 基于改进二阶锥松弛的多区域电-气综合能源系统优化调度快速求解方法［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 7 ）： 39 - 45 .

ZHANG Yong ， LI Chen ， JIA Nan ， et al . Fast solution method for optimal dispatching of multi-area integrated electricity-gas systems based on improved second-order cone relaxation ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 7 ）： 39 - 45 .

何伟，陈波，曾伟，等 . 面向绿色生态乡镇的综合能源系统关键问题及展望［J］. 中国电力， 2019 ， 52 （ 6 ）： 77 - 86 .

HE Wei ， CHEN Bo ， ZENG Wei ， et al . Key problems and prospects of integrated energy system for green ecological townships ［J］. Electric Power ， 2019 ， 52 （ 6 ）： 77 - 86 .

薛开阳，楚瀛，凌梓，等 . 考虑柔性负荷的综合能源系统低碳经济优化调度［J］. 可再生能源， 2019 ， 37 （ 8 ）： 1206 - 1213 .

XUE Kaiyang ， CHU Ying ， LING Zi ， et al . Low-carbon economic optimal dispatch of integrated energy system considering flexible load ［J］. Renewable Energy Resources ， 2019 ， 37 （ 8 ）： 1206 - 1213 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

电力系统全环节碳排放核算方法综述

多时段边际碳排放因子及其不确定性分析

考虑生命周期与储能损耗的光-储系统低碳运行优化策略

考虑电-碳市场决策协同的园区综合能源系统双层博弈调度

面向用电碳计量的备用碳表系统优化配置方法