國家“碳達峰、碳中和”目標背景下,以“源網荷儲縱向貫通、電氣冷熱橫向協同”為特點的綜合能源系統已成為發展的必然選擇。零碳園區/低碳城市規劃設計能有效推動能源系統向能源生產清潔化、用能配置高效化、終端消費電氣化、網荷互動靈活化發展,推動城市從“高碳”向“低碳”、“零碳”漸進演化,從而形成電網企業支撐城市降碳的零碳電網漸進規劃、風光氫核儲全電壓等級聯合優化降碳、城市碳交易時序演進的原創技術理論體系。近年來,學術界和工業界在能源互聯數據挖掘的零碳園區/低碳城市優化規劃方面做了不少研究工作,提出了研究框架、實現路徑,研究了相關理論、方法和技術問題,取得了明顯的進展。
為展示國內外在該領域的研究進展和發展趨勢,交流學術和技術成果,《電力建設》編輯部特邀我們共同組織了“能源互聯數據挖掘的零碳園區/低碳城市漸進式優化規劃設計”專輯。本專輯收到來自學術界和工業界的四十余篇飽含真知灼見的投稿,經過嚴格評審,最終共收錄15篇論文,涵蓋面向零碳園區和低碳城市的規劃與調度綜述、規劃設計、能量管理與調度等方面的內容。
昆明理工大學電力工程學院的駱釗副教授總結和概括了綜合能源系統運行基礎信息感知、混合時間尺度動態協調優化調度體系及其求解算法三個方面的國內外研究現狀,并指出現有研究的不足,最后展望了未來的研究方向,為該方向的后續研究提供參考;天津大學葛磊蛟副教授和國網遼寧省電力有限公司宋卓然高級工程師以零碳園區為主要研究對象,對其優化規劃設計的研究現狀、關鍵技術與未來發展趨勢展開討論,以期為我國面向能源互聯網的零碳園區的發展提供更有力的技術支撐。
武漢大學電氣與自動化學院楊軍教授和碩士研究生徐澄瑩構建了引入多元混合儲能、碳捕集裝置的兩階段綜合能源艙規劃模型,達到了艙內多能靈活互補、碳排放回收利用的效果;武漢大學電氣與自動化學院的胡志堅教授和國網福建省電力有限公司福州供電公司翁菖宏提出了一種計及季節性氫儲的新能源汽車供能站分布式規劃模型,為克服電力和交通系統的信息壁壘、改善新能源裝置實際利用率低的困境提供理論依據;天津大學葛磊蛟副教授和國網遼寧經研院潘霄高級工程師提出了一種面向能源互聯網的零碳園區智能感知設備優化規劃方法,提出了灰狼-教與學混合智能優化算法,合理規劃零碳園區中用于數據收集與分析智能感知設備;華北電力大學的檀勤良教授以系統運行成本最小、電網側負荷波動最小、用戶側經濟收益最大建立了多目標規劃模型,減少了電源側碳排放,提高系統整體經濟效益;廣東電網有限責任公司電網規劃研究中心的張俊瀟高級工程師提出了考慮碳排放和柔性負荷的有源配電網混合整數二階錐規劃模型,在滿足網絡運行約束和CO2排放上限的前提下,給出總成本最小的投資策略;中國農業大學信息與電氣工程學院付學謙副教授和碩士研究生李雪瑞首次以碳達峰背景為發電行業火電機組減排工作下的初始配額發放提供一種可行機制,明確配額確定以及發放過程中各參與主體的職責和具體流程。
中國科學院電工研究所的肖浩副研究員和國網江蘇省電力有限公司的薛溟楓工程師提出了一種基于改進DQN算法的多園區綜合能源系統能量管理方法,有效解決了園區之間的復雜互動、多能耦合決策會給多園區綜合能源系統的能量管理帶來決策空間龐大,算法難于收斂等挑戰性問題;華中科技大學電氣與電子工程學院博士研究生鐘治垚和廣東電網有限責任公司電網規劃研究中心陳鴻琳博士開展了海上風電制氫微網的實時能量管理策略研究,所提策略在滿足正態分布的實時測試場景下,有效提高了優化準確率;四川大學電氣工程學院劉俊勇教授和碩士研究生楊瑞琳提出一種考慮儲能裝置參與備用配置的園區綜合能源系統日前經濟調度模型,通過調節向上、向下調節備用約束成立的置信水平改變園區備用決策的保守程度,從而平衡系統運行的經濟性與可靠性需求;電力系統及發電設備安全控制和仿真國家重點實驗室田浩副研究員和國網山東省電力公司經濟技術研究院馮亮博士聚焦于新背景“零碳園區”與新模式“共享儲能”,提出了考慮共享儲能容量衰減的零碳園區優化調度與經濟性評估方法;三峽大學電氣與新能源學院張磊副教授和新能源微電網湖北省協同創新中心的博士研究生葉婧建立了考慮CHP機組動態約束的工業園區電熱耦合系統低碳經濟調度優化模型,能夠有效提升工業園區風電消納能力,降低企業碳排放壓力;國網河南省電力公司經濟研究院李鵬高級經濟師和余曉鵬高級工程師提出了多源低碳調峰成本核算方式,構造了確定性多源低碳調峰交易優化模型,可促進風電并網,實現各參與方共享合作效益,確立不同風險態度決策者的調峰交易方案;寧夏大學物理與電子電氣工程學院王金梅教授和碩士研究生郭佳興提出了基于虛擬電廠的多能源協同系統調度優化策略,通過環境治理子系統與電-熱-氣綜合能源系統協同運行,配合電熱儲能裝置、電轉氣設備及能源交易市場賦予虛擬電廠更靈活的信息調控手段,有效緩解棄風光現象和碳排放超標問題。
需要指出的是,基于能源互聯數據挖掘的零碳園區/低碳城市優化規劃方向具有廣闊發展前景,現有的研究還比較初步,在研究的深度和廣度方面仍有很大的空間。目前,很多國家正在低碳電力能源轉型與變革中摸索前進。現有學術研究和工程經驗難免有局限之處,期望廣大讀者能夠從本專輯獲得啟發,在思維碰撞中共同推動以數據挖掘技術為驅動的零碳園區/低碳城市優化規劃技術發展。由于篇幅、主題以及稿件處理周期的限制,部分高水平投稿論文未能收錄于本專輯中,希望能夠得到所有為本專輯撰稿的作者和廣大讀者的理解,后期本專輯錄用稿件將以專欄的形式及時刊出。
衷心感謝各位專家學者對本專輯的大力支持,感謝《電力建設》編輯部為本專輯的選題、策劃、組織和出版所做的大量工作,感謝本專輯的各位評審專家的客觀、公正評審。最后,希望能源互聯數據挖掘的零碳園區/低碳城市漸進式優化規劃設計領域的研究能引起更廣泛的關注和討論。