考虑热力系统等效储能特性的低碳园区储能容量优化配置

doi:10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.507

上海交通大学学报 ›› 2024, Vol. 58 ›› Issue (6): 863-871.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2022.507

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考虑热力系统等效储能特性的低碳园区储能容量优化配置

陈晖¹, 何耿生¹, 刘昱良²(), 曾红梅¹, 张世旭², 李姚旺²

1.南方电网能源发展研究院有限责任公司,广州 510700
2.清华四川能源互联网研究院,成都 610213

收稿日期:2022-12-09 修回日期:2023-03-21 接受日期:2023-04-28 出版日期:2024-06-28 发布日期:2024-07-05
通讯作者: 刘昱良,硕士,从事低碳电力技术研究;E-mail: liuyl@tsinghua-eiri.org.
作者简介:陈晖(1985-),研究员,从事能源战略与政策研究.
基金资助:
国家自然科学基金(71701087)

Capacity Allocation Strategy of Energy Storage in Low-Carbon Park Considering Equivalent Energy Storage Characteristics of Thermal System

CHEN Hui¹, HE Gengsheng¹, LIU Yuliang²(), ZENG Hongmei¹, ZHANG Shixu², LI Yaowang²

1. Energy Research Institute of China Southern Power Grid Co., Ltd., Guangzhou 510700, China
2. Tsinghua Sichuan Energy Internet Research Institute, Chengdu 610213, China

Received:2022-12-09 Revised:2023-03-21 Accepted:2023-04-28 Online:2024-06-28 Published:2024-07-05

摘要/Abstract

摘要：

低碳发展目标下,配置储能是保证低碳园区安全、经济运行,降低碳排放量的关键手段.为解决当前低碳园区中碳排放计算不准确、等效储能资源利用不充分的问题,提出了基于碳排放流理论的电网动态排放因子计算方法,实现了园区用电间接碳排放的精确计量;然后,充分考虑园区中的可用等效储能资源,提出了一种考虑热力系统等效储能特性的储能容量优化配置模型,并采用大M法对模型中的非线性约束进行了等价转换.最后,基于算例系统进行了仿真分析,仿真结果验证了所提模型的正确性和有效性.

关键词: 低碳, 储能系统, 优化配置, 碳排放流, 间接碳排放

Abstract:

Under the low-carbon development goal, energy storage allocation is the key measure to ensure the safe and economic operation of low-carbon parks, and to reduce carbon emissions. To solve the problems of inaccurate carbon emission calculation and insufficient utilization of equivalent energy storage resources in low-carbon parks, this paper proposes a dynamic emission factor calculation method based on the carbon emission flow theory, which realizes the accurate measurement of indirect carbon emissions from park electricity consumption. Then, taking into account the available equivalent energy storage resources in the park, it proposes an energy storage capacity optimization allocation model considering the equivalent energy storage characteristics of thermal system, and uses the big M method to equivalently transform the nonlinear constraints in the model. Finally, it conducts simulation analysis based on a case system to verify the correctness and effectiveness of the proposed model.

Key words: low carbon, energy storage system, optimization configuration, carbon emission flow, indirect carbon emissions

中图分类号:

TM732

陈晖, 何耿生, 刘昱良, 曾红梅, 张世旭, 李姚旺. 考虑热力系统等效储能特性的低碳园区储能容量优化配置[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(6): 863-871.

CHEN Hui, HE Gengsheng, LIU Yuliang, ZENG Hongmei, ZHANG Shixu, LI Yaowang. Capacity Allocation Strategy of Energy Storage in Low-Carbon Park Considering Equivalent Energy Storage Characteristics of Thermal System[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2024, 58(6): 863-871.

图/表 16

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

表1

CHP机组参数

参数	取值
r_CHP	0.85
$F - C H P$ /m³	18
$F_C H P$ /m³	3
m_CHP/(元·m^-3)	71.4
$φ C H P p$ /[m³·(kW·h)^-1]	2.4
$φ C H P h$ /[m³·(kW·h)^-1]	0.95
$P - C H P$ /MW	4.5
$P_C H P$ /MW	0.85

表1

表2

图9

表3

图10

图11

图12

图13

参考文献 13

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机组类型	碳排放因子取值
超超临界1 000 MW级机组	0.793 8
超超临界600 MW级机组	0.806 7
超临界600 MW级机组	0.838 5
亚临界300 MW级机组	0.887 5
亚临界循环流化床300 MW级机组	0.917 1
超高压及以下机组	0.936 3
燃气机组	0.378 9
垃圾发电	1.108
沼气发电	0.23

场景	规划结果
场景	储能配置功率/MW	储能配置容量/(MW·h)	系统日均运行成本/元	碳排放量/t	弃风电量/(MW·h)
1	—	—	42 871.3	188.83	18.55
2	2.17	9.17	37 084.1	182.50	7.70
3	2.33	9.17	36 236.9	178.04	3.45

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考虑热力系统等效储能特性的低碳园区储能容量优化配置

Capacity Allocation Strategy of Energy Storage in Low-Carbon Park Considering Equivalent Energy Storage Characteristics of Thermal System

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