考虑多流耦合的钢铁园区综合能源系统多元市场交易方法

张儒峰; 袁瑞; 陈厚合; 孙海航; 杜尔顺; 付麟博

doi:10.7500/AEPS20241125005

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

考虑多流耦合的钢铁园区综合能源系统多元市场交易方法

学术研究 | 更新时间：2026-02-28

- 考虑多流耦合的钢铁园区综合能源系统多元市场交易方法
- Multi-market Transaction Method for Intergrated Energy System of Steel Industrial Park Considering Multiple Flow Coupling
- 电力系统自动化 2025年49卷第21期页码：85-97
- 作者机构：
  
  1.东北电力大学电气工程学院，吉林省吉林市 132012
  2.清华大学低碳能源实验室，北京市 100084
- 作者简介：
  
  张儒峰(1990—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：综合能源系统建模、分析与优化运行。E-mail：zhangrufeng@neepu.edu.cn
  袁瑞(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：综合能源系统优化运行、电力市场。E-mail：yr575@aliyun.com
  陈厚合(1978—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统安全性和稳定性、综合能源系统等。E-mail：chenhouhe@126.com
  孙海航(1998—)，男，通信作者，博士研究生，主要研究方向：综合能源系统优化运行、电力市场。E-mail：1202300049@neepu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2023YFB2407300)
- DOI：10.7500/AEPS20241125005
  中图分类号：
- 收稿：2024-11-25，
  
  修回：2025-04-10，
  
  网络首发：2025-06-19，
  
  纸质出版：2025-11-10
- 稿件说明：
移动端阅览
张儒峰,袁瑞,陈厚合等.考虑多流耦合的钢铁园区综合能源系统多元市场交易方法[J].电力系统自动化,2025,49(21):85-97.

ZHANG Rufeng,YUAN Rui,CHEN Houhe,et al.Multi-market Transaction Method for Intergrated Energy System of Steel Industrial Park Considering Multiple Flow Coupling[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(21):85-97.
张儒峰,袁瑞,陈厚合等.考虑多流耦合的钢铁园区综合能源系统多元市场交易方法[J].电力系统自动化,2025,49(21):85-97. DOI： 10.7500/AEPS20241125005.

ZHANG Rufeng,YUAN Rui,CHEN Houhe,et al.Multi-market Transaction Method for Intergrated Energy System of Steel Industrial Park Considering Multiple Flow Coupling[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(21):85-97. DOI： 10.7500/AEPS20241125005.

摘要

钢铁企业有很大的节能减排潜力，但钢铁企业参与电网供需互动积极性不足。因此，提出了钢铁园区综合能源系统(IES)参与多元市场协同交易方法，引导钢铁园区节能减排，实现经济运行。首先，考虑物质流、能流和碳流的耦合关系，提出基于物质流-能流-碳流耦合的钢铁园区IES架构。其次，基于生产工序运行、用能以及碳排放特性，构建考虑物质流-能流-碳流耦合的钢铁园区IES调控模型。然后，响应分时电价、阶梯式碳-绿证联合交易机制，构建考虑物质流-能流-碳流耦合的钢铁园区IES参与电-碳-绿证市场协同交易模型。最后，提出了钢铁园区IES参与多元市场的协同交易方法并通过仿真分析验证了所提出方法实现钢铁园区节能减排、经济运行的可行性。

Abstract

Steel enterprises have significant potential for energy conservation and emission reduction. However

the steel enterprises often lack enthusiasm in participating in the interaction between power supply and demand in power grid. To address this issue

this paper proposes a collaborative transaction method for the integrated energy system (IES) of steel industrial park in multiple markets

aiming to guide the steel industrial park towards energy conservation and emission reduction and to achieve the economic operation. Firstly

considering the coupling relationships among material flow

energy flow

and carbon flow

an IES architecture for steel industrial park based on the material flow-energy flow-carbon flow coupling is proposed. Secondly

based on the characteristics of operational production processes

energy consumption

and carbon emission

a regulation model for the IES of steel industrial park considering the material flow-energy flow-carbon flow coupling is constructed. Thirdly

in response to time-of-use (TOU) prices and a tiered carbon-green certificate joint trading mechanism

a collaborative transaction model is developed. This model enables the IES of steel industrial park to participate in electricity

carbon

and green certificate markets considering the material flow-energy flow-carbon flow coupling. Finally

a collaborative transaction method for the IES of steel industrial park participating in multiple markets is proposed. Through simulation analysis

the feasibility of the proposed method in achieving energy conservation

emission reduction

and economic operation in steel industrial parks is demonstrated.

关键词

Keywords

references

张琦，沈佳林，许立松 . 中国钢铁工业碳达峰及低碳转型路径［J］. 钢铁， 2021 ， 56 （ 10 ）： 152 - 163 .

ZHANG Qi ， SHEN Jialin ， XU Lisong . Carbon peak and low-carbon transition path of China’s iron and steel industry ［J］. Iron & Steel ， 2021 ， 56 （ 10 ）： 152 - 163 .

陈皓勇 . 碳中和目标下的电力系统和电力市场转型［J］. 中国电力企业管理， 2020 （ 28 ）： 19 - 23 .

CHEN Haoyong . The transformation of the power system and electricity market under the goal of carbon neutrality ［J］. Management of Chinese Power Enterprises ， 2020 （ 28 ）： 19 - 23 .

刘金涛，王鑫根，伍以加 . 加快全国统一电力市场建设若干问题的思考——以电力交易中心为切入口［J］. 价格理论与实践， 2023 （ 4 ）： 101 - 103 .

LIU Jintao ， WANG Xingen ， WU Yijia . Thoughts on speeding up the construction of national unified power market——taking the power trading center as the entry point ［J］. Price： Theory & Practice ， 2023 （ 4 ）： 101 - 103 .

贝雷，高雨雯，王安妮，等 . 钢铁企业主要生产工序能耗分析［J］. 能源研究与管理， 2023 ， 15 （ 4 ）： 175 - 180 .

BEI Lei ， GAO Yuwen ， WANG Anni ， et al . Analysis of energy consumption of main production processes in iron and steel enterprise ［J］. Energy Research and Management ， 2023 ， 15 （ 4 ）： 175 - 180 .

籍杨梅，张琦，刘嘉龙，等 . 钢铁生产过程焦化工序能耗剖析与节能途径［J］. 中国冶金， 2024 ， 34 （ 8 ）： 107 - 116 .

JI Yangmei ， ZHANG Qi ， LIU Jialong ， et al . Analysis of energy consumption and energy saving ways in coke making process of iron and steel production ［J］. China Metallurgy ， 2024 ， 34 （ 8 ）： 107 - 116 .

段梅梅，黄奇峰，庄重，等 . 基于新型电力系统的工业园区综合能源耦合优化运行方法研究［J/OL］. 电测与仪表［ 2024-06-14 ］. https：//link.cnki.net/urlid/23.1202.TH.20240613.1748.007 https://link.cnki.net/urlid/23.1202.TH.20240613.1748.007 .

DUAN Meimei ， HUANG Qifeng ， ZHUANG Zhong ， et al . Research on integrated energy coupling optimization operation method of industrial park based on novel power system ［J/OL］. Electrical Measurement & Instrumentation ［ 2024-06-14 ］. https：//link.cnki.net/urlid/23.1202.TH.20240613.1748.007 https://link.cnki.net/urlid/23.1202.TH.20240613.1748.007 .

张琦，提威，杜涛，等 . 钢铁企业富余煤气-蒸汽-电力耦合模型及其应用［J］. 化工学报， 2011 ， 62 （ 3 ）： 753 - 758 .

ZHANG Qi ， TI Wei ， DU Tao ， et al . Coupling model of gas-steam-electricity and its application in steel works ［J］. CIESC Journal ， 2011 ， 62 （ 3 ）： 753 - 758 .

刘宏强，付建勋，刘思雨，等 . 钢铁生产过程二氧化碳排放计算方法与实践［J］. 钢铁， 2016 ， 51 （ 4 ）： 74 - 82 .

LIU Hongqiang ， FU Jianxun ， LIU Siyu ， et al . Calculation methods and application of carbon dioxide emission during steel-making process ［J］. Iron & Steel ， 2016 ， 51 （ 4 ）： 74 - 82 .

徐军，徐海伦，李银银 . 钢铁企业工序碳排放核算方法研究及实例分析［J］. 冶金能源， 2023 ， 42 （ 6 ）： 9 - 14 .

XU Jun ， XU Hailun ， LI Yinyin . Study on accounting method of process carbon emissions in iron and steel enterprises and case analysis ［J］. Energy For Metallurgical Industry ， 2023 ， 42 （ 6 ）： 9 - 14 .

田伟健，李辉，全魁，等 . 长流程钢铁企业的碳代谢模型与碳排放分析［J］. 冶金能源， 2020 ， 39 （ 1 ）： 3 - 9 .

TIAN Weijian ， LI Hui ， QUAN Kui ， et al . Carbon metabolism model and carbon emission analysis of the integrated iron and steel enterprises ［J］. Energy For Metallurgical Industry ， 2020 ， 39 （ 1 ）： 3 - 9 .

甘磊，杨天禹，陈星莺，等 . 基于低碳工艺与流程控制的钢铁工业园区综合能源系统低碳调度方法［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 8 ）： 3099 - 3110 .

GAN Lei ， YANG Tianyu ， CHEN Xingying ， et al . Low-carbon scheduling of integrated energy system in iron & steel industrial park considering low-carbon techniques and process control ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 8 ）： 3099 - 3110 .

彭谦，周晓洁，杨睿 . 国家绿色电力证书交易市场与省级日前电力市场协调均衡机制设计［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 7 ）： 2565 - 2571 .

PENG Qian ， ZHOU Xiaojie ， YANG Rui . Design of coordination and balance mechanism between national green power certificate trading market and provincial day-ahead power market ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 7 ）： 2565 - 2571 .

蒋向兵，汤波，余光正，等 . 面向新能源就地消纳的园区储能与电价协调优化方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 5 ）： 51 - 61 .

JIANG Xiangbing ， TANG Bo ， YU Guangzheng ， et al . Coordination and optimization method of park-level energy storage and electricity price for local accommodation of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 5 ）： 51 - 61 .

康重庆，杜尔顺，李姚旺，等 . 新型电力系统的“碳视角”：科学问题与研究框架［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 3 ）： 821 - 833 .

KANG Chongqing ， DU Ershun ， LI Yaowang ， et al . Key scientific problems and research framework for carbon perspective research of new power systems ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 3 ）： 821 - 833 .

王利猛，刘雪梦，李扬，等 . 阶梯式碳交易机制下考虑需求响应的综合能源系统低碳优化调度［J］. 电力建设， 2024 ， 45 （ 2 ）： 102 - 114 .

WANG Limeng ， LIU Xuemeng ， LI Yang ， et al . Low-carbon optimal dispatch of integrated energy system considering demand response under the tiered carbon trading mechanism ［J］. Electric Power Construction ， 2024 ， 45 （ 2 ）： 102 - 114 .

崔杨，曾鹏，仲悟之，等 . 考虑阶梯式碳交易的电-气-热综合能源系统低碳经济调度［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 3 ）： 10 - 17 .

CUI Yang ， ZENG Peng ， ZHONG Wuzhi ， et al . Low-carbon economic dispatch of electricity-gas-heat integrated energy system based on ladder-type carbon trading ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 3 ）： 10 - 17 .

崔杨，沈卓，王铮，等 . 考虑绿证-碳排等价交互机制的区域综合能源系统绿色调度［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 12 ）： 4508 - 4517 .

CUI Yang ， SHEN Zhuo ， WANG Zheng ， et al . Green dispatch of regional integrated energy system considering green certificate-carbon emission equivalent interaction mechanism ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 12 ）： 4508 - 4517 .

张涛，王金，梅欣，等 . 考虑含碳-绿证的多主体多园区合作博弈优化调度［J］. 电力自动化设备， 2024 ， 44 （ 19 ）： 129 - 135 .

ZHNAG Tao ， WANG Jin ， MEI Xin ， et al . Optimal scheduling of multi-agent and multi-park cooperative game considering carbon-green certificate ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2024 ， 44 （ 19 ）： 129 - 135 .

刘晓军，聂凡杰，杨冬锋，等 . 碳捕集电厂-电转气联合运行模式下考虑绿证-碳交易机制的综合能源系统低碳经济调度［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 6 ）： 2207 - 2222 .

LIU Xiaojun ， NIE Fanjie ， YANG Dongfeng ， et al . Low carbon economic dispatch of integrated energy systems considering green certificates-carbon trading mechanism under CCPP-P2G joint operation model ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 6 ）： 2207 - 2222 .

周益民，杨博，胡袁炜骥，等 . 考虑绿证-碳交易的多能互补综合能源系统电-热-气协同低碳优化调度［J］. 电网技术， 2025 ， 49 （ 16 ）： 2428 - 2435 .

ZHOU Yimin ， YANG Bo ， HU Yuanweiji ， et al . Electricity-heat-gas collaborative low-carbon optimal dispatch of multi-energy complementary integrated energy system considering green certificate and carbon emission trading ［J］. Power System Technology ， 2025 ， 49 （ 16 ）： 2428 - 2435 .

卢锦玲，刘婧萱，王惠东 . 计及阶梯式碳-绿证联合交易和需求响应的生物质能综合能源系统优化［J］. 电力科学与工程， 2024 ， 40 （ 7 ）： 10 - 25 .

LU Jinling ， LIU Jingxuan ， WANG Huidong . Optimization of biomass energy integrated energy system considering step-by-step carbon-green certificate joint transaction and demand response ［J］. Electric Power Science and Engineering ， 2024 ， 40 （ 7 ）： 10 - 25 .

中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）： GB/T 7714—2015 ［S］. 2015 .

Guidelines for accounting and reporting of greenhouse gas emissions from China’s iron and steel production enterprises （trial）： GB/T 7714—2015 ［S］. 2015 .

霍现旭，陈天恒，魏立勇，等 . 基于低碳经济优化调度的电-碳联合需求响应改进策略研究［J］. 电力系统及其自动化学报， 2024 ， 36 （ 5 ）： 99 - 104 .

HUO Xianxu ， CHEN Tianheng ， WEI Liyong ， et al . An improved strategy for joint electricity-carbon demand response based on optimal dispatch for low-carbon economy ［J］. Journal of Power system and Automation ， 2024 ， 36 （ 5 ）： 99 - 104 .

GAN L ， YANG T ， WANG B ， et al . Three-stage coordinated operation of steel plant-based multi-energy microgrids considering carbon reduction ［J］. Energy ， 2023 ， 278 ： 127639 .

李伊竹林，韩肖清，李廷钧，等 . 基于动态电-碳需求响应的综合能源系统日前多元低碳交易方法［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 12 ）： 24 - 35 .

LI Yizhulin ， HAN Xiaoqing ， LI Tingjun ， et al . Multifaceted day-ahead low-carbon trading method for integrated energy systems based on dynamic electricity-carbon demand response ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 12 ）： 24 - 35 .

国家发展改革委办公厅 . 中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）［EB/OL］.（ 2013-10-15 ）. https：//www.gov.cn/zwgk/2013-11/04/content_2520743.htm https://www.gov.cn/zwgk/2013-11/04/content_2520743.htm .

General Office of the National Development and Reform Commission . Accounting methods and reporting guidelines for greenhouse gas emissions of chinese steel production enterprises （trial）［EB/OL］. （ 2013-10-15 ）. https：//www.gov.cn/zwgk/2013-11/04/content_2520743.htm https://www.gov.cn/zwgk/2013-11/04/content_2520743.htm .

张玉敏，孙鹏凯，孟祥剑，等 . 基于碳势-能源价格双响应的综合能源系统低碳经济调度［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 9 ）： 21 - 33 .

ZHANG Yumin ， SUN Pengkai ， MENG Xiangjian ， et al . Low-carbon economic dispatching of integrated energy system based on dual response of carbon intensity and energy price ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 9 ）： 21 - 33 .

冯昌森，谢方锐，文福拴，等 . 基于智能合约的绿证和碳联合交易市场的设计与实现［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 23 ）： 1 - 11 .

FENG Changsen ， XIE Fangrui ， WEN Fushuan ， et al . Design and implementation of joint trading market for green power certificate and carbon based on smart contract ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 23 ）： 1 - 11 .

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

计及网荷热惯性的综合能源系统低碳优化调度

考虑SOFC精细化建模的综合能源系统不确定性调度

计及电能质量的虚拟电厂分时电价主从博弈优化方法