低碳电力系统的设计和评估
低碳背景下建筑电气供配电系统设计要点简析
低碳背景下建筑电气供配电系统设计要点简析摘要：供配电系统设计是建筑电气设计工作中的主要内容，供配电系统的正确搭建是整个项目能够正常运行的重要环节，在国家大力倡导2030碳达峰和2060碳中和的“双碳”目标的背景下，广大电气设计工作者在进行供配电系统设计时应将低碳设计理念融入到整个设计过程当中，在合理搭建供配电系统的同时，结合正确的负荷计算与满足节能标准的设备选型，来实现整个供配电系统的节能减碳目标。
关键词：低碳背景；建筑电气；供配电系统设计；要点1配电系统硬件设计文章设计的民用建筑电气工程配电系统硬件采用B/S结构，在变配电室中分别布设2台性能较高的电力变压器。
系统选用树干式供电方式，将封闭母线槽连接到建筑中各层用户的配电箱上。
设置变压器在备用时的切换方式，当配电系统出现故障时，变压器能够自由切换。
系统的低压断路器作为控制与保护民用建筑主体电器的重要硬件，其安全性至关重要。
系统低压断路器在结构方面分为两类：一类是框架式结构，另一类是封闭式结构。
民用建筑与其他建筑具有一定的差异性，通常情况下选择直流封闭式低压断路器。
民用建筑电气工程配电系统的变压器能够有效降低能源消耗，文章采用负荷率在65%～80%范围内的变压器。
根据电气工程配电系统的实际应用情况，调节变压器的容量。
配电系统中的电力监控仪表作为采集电力数据的重要仪器，对配电系统的运行具有一定的影响。
文章选用开关电源控制电力监控仪表，实时转换民用建筑电气工程所用的交流电，扩大电压的输入范围，使配电系统能够应用于各项民用建筑电气工程。
采用FSTN液晶显示，提高电表控制的精确度，结合温度补偿芯片，获取配电系统运行的温度变化。
配电系统电表的核心控制器采用MCU型号，具有16位指令芯片，外接扩展接口种类丰富，在家用电器中应用广泛，具有运算速度快、内存存储量大的优势。
2电气设备选型2.1电力变压器的选择1)电力变压器的能效水平应高于能效限定值或能效等级3级的要求。
配电低碳方案
配电低碳方案随着环保意识的增强，低碳经济已经逐渐成为世界各国的发展方向。
在工业生产中，配电系统是消耗能源的一个重要环节，因此如何实现配电低碳化已经成为了当今电力领域必须面对的问题。
本文将探讨配电低碳化的实现方法和具体措施。
配电低碳化的必要性目前，全球的碳排放已经到达了一个非常高的水平，气候变化也给人类带来了很大的生存压力。
而在能源领域，电力是其中最大的碳排放来源之一，其中配电系统所消耗的能源占比较大。
因此，实现配电低碳化成为了当今必须解决的问题。
配电低碳化的实现方法1.应用低碳技术在配电系统当中，应用低碳技术可将其能源消耗大幅降低。
例如，应用高效节能电机可以节省很大一部分电能；采用高效节能的变压器可以使配电系统的功率损耗降低；使用高效节能的照明器材也可降低配电系统的能源消耗。
2.配电网络优化配电低碳化的另一个方法是优化配电网络。
通过优化网络结构和架构，可以减少电压下降的情况，减少线路损耗和能量浪费，从而减少能源消耗。
同时，合理规划配电系统的容量可以避免系统不必要的过剩，降低能源浪费。
3.多能互补应用可再生能源的应用将逐渐代替传统的能源消耗方式，例如，将太阳能、风能等多种可再生能源与电力系统相结合，可以使整个配电系统变得更加稳定和可靠，同时减少对传统能源的依赖，降低碳排放。
4.节约用电配电低碳化必须伴随着节约用电的观念。
通过培养用电合理的习惯和观念，避免不必要的能源浪费，减少碳排放。
配电低碳化的具体措施1. 引入新技术在配电系统中引入新技术是实现低碳化的必要措施。
例如，采用新的变压器设计和制造技术，在变压器的制造过程中，使用新型的材料和工艺技术，可以使能源损失降至最低。
此外，在照明设备中采用更节能的LED技术，同样可以实现能源消耗的降低。
2. 加强监测管理加强配电系统的监测管理，及时发现系统中存在的问题，并采取合适的措施加以解决，可以使整个配电系统的能源效率和稳定性都得到保障。
3. 实行科学的配电系统设计科学的配电系统设计是实现低碳化的重要措施之一。
电力系统碳排放时序模拟与预评估技术导则
电力系统碳排放时序模拟与预评估技术导则引言随着全球对环境问题的关注度不断提高，减少温室气体排放已成为各国共同的目标。
电力系统作为一个重要的碳排放来源，对其进行时序模拟与预评估具有重要意义。
本文将介绍电力系统碳排放时序模拟与预评估技术导则，包括相关概念、方法、工具和应用。
1. 概述电力系统碳排放时序模拟与预评估旨在通过建立数学模型，模拟电力系统的运行和发展趋势，进而预测和评估其碳排放情况。
这有助于制定合理的政策和措施，推动低碳发展。
2. 方法2.1 数据收集与处理收集并整理电力系统相关数据，包括发电设备容量、燃料消耗量、发电效率等，以及能源市场价格、碳排放因子等。
对数据进行清洗和处理，确保其准确性和一致性。
2.2 建立数学模型基于收集到的数据，建立电力系统的时序模型。
可以采用线性规划、动态规划、系统动力学等方法，对电力系统的运行和发展进行建模。
2.3 碳排放模拟利用建立的数学模型，模拟电力系统的运行情况，并计算碳排放量。
考虑各种因素的影响，如供需关系、能源结构、发电效率等。
2.4 预评估与优化根据模拟结果，对电力系统的碳排放情况进行预测和评估。
分析不同情景下的碳排放水平，为制定低碳政策和措施提供科学依据。
通过优化电力系统结构和调整运行策略，降低碳排放量。
3. 工具与软件3.1 模型建立工具常用的模型建立工具包括MATLAB、Python等。
这些工具提供了丰富的数学建模函数和算法库，便于构建复杂的电力系统模型。
3.2 数据处理工具数据处理工具如Excel、Python pandas等可用于数据清洗、整理和统计分析。
这些工具能够高效地处理大量数据，并生成可视化结果。
3.3 碳排放计算软件一些专门用于碳排放计算的软件，如PROMOD、LEAP等，可以根据电力系统的实际情况进行碳排放模拟和评估。
4. 应用案例4.1 地区电力系统碳排放预评估利用时序模拟与预评估技术，对某地区的电力系统进行碳排放预评估。
分析不同能源结构和发展趋势下的碳排放水平，并提出相应的减排建议。
电力系统碳排放及低碳电力系统规划
电力系统碳排放及低碳电力系统规划在低碳背景下，低碳电力工业支撑着我国低碳国民经济发展，同时能够加快环境保护和节能减排目标的实现。
低碳电力系统是对传统电力系统的一种创新，是电力系统可持续发展的必然趋势。
低碳电力系统规划能够保证电力系统的稳定运行，而且能够节约大量的资金，能够让电力工业的经济效益和社会效益相统一。
因此，研究电力系统碳排放及低碳电力系统规划具有非常重要的现实意义。
1电力系统碳排放合理控制的意义1.1符合低碳发展战略环境保护和资源节约是当今时代的主题，在这个主题背景下，我国开始实行低碳发展战略，希望以此实现节能减排的目标。
电力系统碳排放合理控制符合低碳发展目标，对于我国的低碳电力工业发展有着促进作用。
在控制过程中，政府和投资商共同出资，协同构建项目公司，建立新能源电力系统，不仅能够促进新能源的使用，而且符合绿色能源战略，实现了能源结构的优化升级。
政府通过财政政策来提供充足的资金支持，通过法律来维持公司的合法运转，能够实现电力工业的创新发展。
在能源投资环境中，政府将能源重新分配，优化投资容量，既能够满足低碳排放要求，又促进了低碳发展战略的实施。
1.2适应电力系统调度传统的电力系统发电出力非常强，冲击波动大，电力系统调度非常困难，对系统的安全性也有很大的影响。
电力系统碳排放合理控制促使低碳电力系统出现，适应电力系统调度，实现了绿色发电上网，保证了系统的安全性，能够满足大量的电力需求。
低碳电力系统是型电力系统，相对于传统电力系统来说，社会价值更高，能够利用绿色发电调度来代替传统的经济发电调度，促进了节能发电调度模式的应用，实现电力系统经济性和安全性的统一。
低碳电力系统的波动性非常小，在机组调度过程中，能够快速响应调度，而且能够做出正确的调度决策，推进了智能电网的建设。
另外，低碳电力系统具有间歇性，能够给机组调度足够的缓冲，能够有效保证系统的正常运转，减少了系统故障问题的发生。
1.3促进电网企业发展电网企业是电力系统的管理主体，承担着提高电力能源使用效率的重要工作。
电力工程建设实现电力系统的低碳减排目标的技术途径
电力工程建设实现电力系统的低碳减排目标的技术途径随着全球能源需求的不断增长，传统的化石燃料电力发电方式带来的碳排放问题日益凸显。
为了应对气候变化和环境保护的压力，电力系统需要实现低碳减排目标。
在电力工程建设中，采用一系列技术途径可以显著降低电力系统的碳排放，从而达到低碳减排的目标。
一、新能源发电技术新能源发电是实现低碳减排的重要途径之一。
太阳能、风能、水能等可再生能源作为清洁能源，具有很低的碳排放。
通过增加新能源发电的比例，可以减少对煤炭、石油等传统能源的依赖，进而降低电力系统的碳排放。
此外，新能源与储能技术的结合也可以解决可再生能源的间歇性弊端，提高电力系统的可靠性和稳定性。
二、能效改进与节能技术提高电力系统的能效和应用节能技术是减少碳排放的有效手段。
在电力工程建设中，可以采用高效节能的发电设备，如高效燃气轮机、新型火电机组等，提高发电效率。
此外，还可以通过升级改造现有电力设施，提高传输、配电与终端设备的能效。
在供电过程中，智能能源管理系统的应用也能够有效提高能源利用效率，实现节能减排的目标。
三、碳捕捉与碳封存技术碳捕捉与碳封存技术是通过捕捉和封存燃煤电厂等碳排放源的二氧化碳，实现低碳减排的重要手段。
电力工程建设中可以采用碳捕捉技术，将燃煤电厂等碳排放源的二氧化碳进行捕捉、净化和封存，防止其进入大气中，从而减少碳排放。
此外，还可以利用二氧化碳进行资源化利用，如注入油田增加采收率，或者利用二氧化碳生产有机化学品等，实现碳的循环利用。
四、电力系统优化调度技术电力系统的优化调度可以减少碳排放，实现低碳运行。
通过建立优化调度模型和算法，对电力系统的发电机组、负荷和储能设备进行合理调度，可以实现电力系统的低碳运行。
例如，在供需平衡的前提下，合理选择发电机组的运行组合和负荷分配，可以降低整个系统的碳排放。
此外，还可以将电力系统与清洁能源的预测和市场交易等进行结合，进一步优化系统的运行效果。
综上所述，电力工程建设实现电力系统的低碳减排目标的最关键的技术途径包括新能源发电技术的应用、能效改进与节能技术的推广、碳捕捉与碳封存技术的采用以及电力系统优化调度技术的应用。
电力系统碳排放计量与分析方法综述
电力系统碳排放计量与分析方法综述一、本文概述随着全球气候变化问题日益严重，减少碳排放、实现低碳发展已成为全球共识。
作为能源转换和传输的核心系统，电力系统在碳排放中占据重要地位。
对电力系统碳排放进行准确计量和科学分析，对于制定有效的减排策略、促进低碳能源转型具有重要意义。
本文旨在对电力系统碳排放计量与分析方法进行综述，旨在梳理现有研究成果，分析不同方法的优缺点，并探讨未来研究方向。
本文首先介绍了电力系统碳排放的来源和特点，包括发电、输电、配电等环节的碳排放情况。
随后，综述了电力系统碳排放计量的主要方法，包括基于排放因子法、质量平衡法、生命周期评价法等不同方法的原理、应用和适用范围。
在此基础上，本文进一步分析了电力系统碳排放的影响因素，包括能源结构、发电技术、负荷特性等因素对碳排放的影响机制。
本文还探讨了电力系统碳排放分析方法的研究进展，包括基于数据分析、模型模拟、机器学习等技术在碳排放分析中的应用。
这些方法不仅提高了碳排放分析的准确性和效率，还为制定减排策略提供了有力支持。
本文总结了现有研究的不足和未来研究方向，包括加强多尺度、多时空维度的碳排放分析，完善碳排放计量方法的准确性和可靠性，以及推动跨学科、跨领域的合作研究等。
通过本文的综述，期望能够为电力系统碳排放计量与分析提供有益的参考和借鉴。
二、电力系统碳排放的基本概念随着全球气候变化和环境问题日益严重，碳排放已成为各国政府和社会各界关注的焦点。
在电力系统中，碳排放主要源于化石燃料的燃烧过程，尤其是煤炭和天然气。
了解和掌握电力系统碳排放的基本概念，对于有效减少温室气体排放、实现可持续发展具有重要意义。
电力系统碳排放主要是指在电力生成、传输和分配过程中产生的二氧化碳（CO）排放。
这些排放主要来自于燃煤、燃气等化石燃料的燃烧，以及电力设备运行过程中产生的间接排放。
直接排放是指燃料燃烧过程中直接释放到大气中的CO，而间接排放则是指因电力生产而产生的其他过程，如电力传输和分配过程中的损失，以及电力使用过程中的排放。
电力系统碳排放及低碳电力系统规划
电力系统碳排放及低碳电力系统规划摘要：电力系统实现一次能源向二次能源的转换以及电能的输配和使用，是国民生产中碳排放水平最高的部门之一。
对低碳经济发展的压力以及我们的节能政策的通过将对发展造成许多挑战。
作为连接电力生产和消费的电力供应系统中的一个节点，电网企业的主要职能是：与电力规划、运作和供电方面的投资有关的问题。
在低碳发展的新时代，规划对主要商业网络的投资，企业经营将面临许多挑战和风险。
基于此，本文将对电力系统碳排放及低碳电力系统规划进行分析。
关键词：电力系统；碳排放；电力系统规划1 低碳经济的概念低碳经济，是指以低能耗、低污染、少排放为基础对国民经济加以建设的方法，低碳经济的重要内涵就是提高对洁净资源的合理使用，以增加资源效益，在中国社会主义市场经济建设中保证对二氧化碳排放和吸收的均衡。
在低碳经济中，碳排放和低碳能源利用是低碳经济建设的关键，其中低碳电力系统是我国第一国民经济发展的主要支柱，能够有效推动我国国民经济进步，促进节能减排目标的落实，同时，低碳电力系统还能够确保电力系统的稳定运行，降低电力企业运营的成本，提高电力企业的经济效益和社会效益。
2 促进电力系统低碳化的意义随着经济社会的发展，民众大多采用节能减排的生活方式，以减少环境污染，节约能源。
在此背景之下，我国推出了低碳发展的战略方案，希望通过这种方式来节约资源、减少二氧化碳的排放，而低碳电力系统的采用能够节能减排，符合低碳发展的目标，能够在一定程度上促进我国低碳电力产业的发展。
传统的电力系统在进行调动时具有一定的困难，对于系统的安全性也有一定的影响。
而使用低碳电力系统可以使电力系统的调度变得更加简便，系统的安全性还也到了保障，可以满足用户大量用电的需求。
低碳电力系统波动小，在机组进行调度时，系统能够在较短的时间内对调度进行相应，并且还能够根据调度作出最优的选择，因此，使用低碳电力系统还在一定程度上推进了智能电网方案的实施。
另外，低碳电力系统可以给机组调度预留充足的缓冲时间，使系统能够正常运转，降低了故障发生的概率。
电力系统绿色低碳标准体系建设指南
电力系统绿色低碳标准体系建设指南下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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电力系统绿色低碳标准体系建设指南
英文回答：The establishment of a green and low-carbon standard system for the power industry is a crucial endeavor in advancing the sustainable development of the energy sector. The attainment of this objective necessitates the formulation of aprehensive set of guidelines and standards to ensure the efficient and environmentally responsible operation of power generation, transmission, and distribution. The standard system should epass various facets of the power industry, including but not limited to energy efficiency, emissions reduction, integration of renewable energy sources, grid stability, and environmental impact assessment. Through the implementation of a clear and well-documented standard system, the power industry can uphold itsmitment to sustainability and environmental stewardship.为电力工业建立绿色和低碳标准体系是推动能源部门可持续发展的一项关键努力。
电力系统碳排放的时序模拟与预评估技术导则
电力系统碳排放的时序模拟与预评估技术导则电力系统碳排放的时序模拟与预评估技术导则序号：1引言：在当前全球温室气体排放不断增加的背景下，电力系统碳排放成为了人们关注的焦点。
深入了解电力系统碳排放的时序模拟与预评估技术，对于制定低碳发展策略和减少温室气体排放具有极其重要的意义。
本文将探讨电力系统碳排放的时序模拟与预评估技术的现状和发展方向。
序号：2电力系统碳排放时序模拟的意义：电力系统是重要的温室气体排放来源之一，了解其碳排放特征对于能源政策制定和碳排放削减目标的实现至关重要。
通过时序模拟，可以更加准确地估计和预测电力系统碳排放量，帮助决策者制定减排策略和优化发电方案。
序号：3电力系统碳排放时序模拟的方法：（1）收集数据：收集电力系统运行数据，包括电力负荷、发电结构、燃料消耗和排放系数等。
这些数据可以通过电力公司、能源部门和相关研究机构获取。
（2）建立模型：根据收集到的数据，建立电力系统碳排放模型。
可以采用蒙特卡洛模拟、基于物理模型的方法或者机器学习等方法来建立模型，以尽可能准确地反映电力系统的运行特征。
（3）模拟分析：利用建立的模型，进行电力系统碳排放的时序模拟分析。
可以通过改变发电结构、优化电力负荷和控制燃料消耗等手段，评估不同情景下的碳排放水平和变化趋势。
序号：4电力系统碳排放预评估技术的意义：预评估技术可以帮助决策者在实施措施之前，对碳排放水平进行评估和预测。
这样可以避免投资方向偏差和碳排放目标未达成的风险，为决策者提供科学依据。
序号：5电力系统碳排放预评估技术的方法：（1）情景分析：根据不同的发展情景，评估未来能源需求和发电结构。
情景分析可以采用多种方法，如趋势分析、系统动力学建模和能源需求预测等。
（2）碳排放预测：基于情景分析的结果，预测未来电力系统的碳排放水平。
可以利用统计模型、回归分析或者模型组合等方法进行预测。
（3）评估措施效果：评估不同的碳排放减少措施对于电力系统碳排放的影响。
可采用敏感性分析、模拟实验和优化算法等方法，为决策者提供参考意见。
方案设计阶段建筑碳排放计算与低碳性评估
方案设计阶段建筑碳排放计算与低碳性评估目录一、内容简述 (1)1.1 背景介绍 (1)1.2 研究目的与意义 (3)二、方案设计阶段碳排放计算方法与步骤 (4)2.1 碳排放计算原理与方法 (5)2.2 建筑碳排放计算流程 (6)三、低碳性评估指标体系构建 (7)3.1 评估指标选取原则 (8)3.2 低碳性评估指标体系框架 (9)四、方案设计阶段低碳性评估方法 (9)4.1 评估方法选择 (11)4.2 评估流程设计 (12)五、案例分析 (12)5.1 案例选择依据 (13)5.2 低碳性评估结果展示 (15)六、结论与建议 (15)6.1 研究结论总结 (17)6.2 政策建议与展望 (18)一、内容简述本文档主要针对方案设计阶段的建筑碳排放计算与低碳性评估进行详细阐述。
我们将介绍建筑碳排放的基本概念和计算方法，包括建筑物的能源消耗、碳排放源及其排放量计算等。
我们将对低碳建筑设计原则进行分析，以指导方案设计阶段的碳排放减排目标设定。
我们还将探讨低碳性评估的方法和标准，以确保设计方案在实际应用中的可行性和有效性。
在方案设计阶段，建筑碳排放计算与低碳性评估是实现绿色建筑和可持续发展的关键环节。
通过对建筑能源消耗、碳排放源及其排放量的准确计算，可以为设计方案提供有力的数据支持，有助于优化建筑结构、提高能源利用效率，从而降低碳排放强度，实现低碳发展目标。
低碳性评估可以帮助设计师识别潜在的碳排放风险，为方案调整提供依据，确保设计方案在实际应用中具有较高的低碳性能。
1.1 背景介绍在当前全球气候变暖的背景下，建筑业作为碳排放的主要来源之一，承担着不可推卸的节能减排责任。
随着人们对于环境保护和可持续发展的重视程度不断提升，低碳建筑成为了建筑行业发展的重要趋势。
为了实现低碳建筑的目标，需要在建筑的设计阶段就开始对其进行碳排放的精细计算与低碳性的评估。
本报告即为应对这一需求而撰写，旨在为建筑行业在方案设计阶段提供一套切实可行的碳排放计算与低碳性评估方法。
低碳背景下建筑电气供配电系统设计要点
低碳背景下建筑电气供配电系统设计要点发布时间：2023-02-20T06:30:58.585Z 来源：《新型城镇化》2022年24期作者：毕立国[导读] 从建筑电气设计方面来讲，供配电系统设计属于其中的基本环节。
中冶南方工程技术有限公司深圳分公司 518028摘要：从建筑电气设计方面来讲，供配电系统设计属于其中的基本环节。
在各行业领域都在执行双碳目标的时期，建筑供配电系统设计就要联合节能理念。
所以，可以在设计计划、荷载计算、功率因数补偿、谐波控制等方面说明建筑供配电系统设计要点，并保证低碳化目标在其中的体现，以期为有关人员工作的更好实行提供帮助。
关键词：供配电系统设计；低碳；电气节能引言供配电系统属于现代建筑电气设计中的基本项目，该项目设计目标的达成可为建筑电气系统的良好运行提供条件，在各行业领域都在执行双碳目标的条件下，建筑电气设计人员应当注重供配电系统与代碳理念之间的相联合，在科学构建供配电系统的同时，通过科学家的荷载计算，以及符合节能要求的设备造型，为供配电系统双碳目标的达成创造条件。
1相关概述1.1负荷计算概述在现代建筑供配电系统设计过程中，应当先行了解该供配电系统所应荷载程度，可基于用电设备耐久性的角度出发进行考虑，那么负荷对系统造成的热效应即可作为评价负荷轻重的依据。
计算负荷即为实际负荷的温升等效负荷，它是一个假想的恒定的持续性负荷，它所产生的热效应与实际不断变化的负荷所产生的热效应相等。
计算负荷的确定过程即为负荷计算。
负荷计算是负荷预测的一个分支，它是利用以往大量的经验数据统计计算出系统的计算负荷值。
在一定的约束条件下，在工程允许的误差范围内，依照此方法计算出的计算负荷是具有实际意义的。
计算负荷作为供配电系统变压器容量的确定、电气设备的选择、导线截面的选择以及各类仪表量程的选择等供配电系统设计的基本依据，同时也作为合理地进行无功功率补偿的重要依据，其重要性毋庸置疑。
负荷计算的结果合理与否将直接影响到该供配电系统的经济性和安全性等。
低碳城市的能源规划与设计
低碳城市的能源规划与设计在全球气候变化的大背景下，建设低碳城市已成为当务之急。
而能源规划与设计作为实现低碳城市目标的关键环节，具有至关重要的意义。
能源在城市的运转中扮演着不可或缺的角色，从居民的日常生活到工业生产，从交通运输到公共服务，无一离得开能源的支持。
然而，传统的能源利用方式往往伴随着大量的碳排放，给环境带来了沉重的压力。
因此，低碳城市的能源规划与设计旨在通过优化能源结构、提高能源利用效率以及推广清洁能源等手段，实现城市能源的可持续发展。
首先，优化能源结构是低碳城市能源规划的重要任务之一。
这意味着要逐步降低对化石能源的依赖，增加清洁能源的比重。
太阳能、风能、水能、生物能等清洁能源具有低碳、环保、可再生的特点，应当成为城市能源供应的重要组成部分。
例如，在城市建筑的屋顶和空旷地带，可以大规模安装太阳能光伏板，将太阳能转化为电能，满足部分居民和公共设施的用电需求。
同时，在风力资源丰富的地区，可以建设风力发电场，为城市提供源源不断的清洁电力。
提高能源利用效率也是实现低碳城市的关键举措。
这需要从能源的生产、传输、分配到终端使用的各个环节入手。
在能源生产方面，采用先进的发电技术和设备，提高发电效率，减少能源的浪费。
在能源传输和分配环节，优化电网布局，降低输电损耗。
而在终端使用方面，推广节能电器、节能建筑和高效的交通方式。
比如，鼓励居民使用节能灯具、节能空调等家电产品，推广具有良好保温隔热性能的节能建筑，减少建筑物的能源消耗。
在交通领域，优先发展公共交通、鼓励使用电动汽车和自行车，提高交通运输的能源利用效率。
再者，能源存储技术的发展对于低碳城市的能源规划与设计也具有重要意义。
由于太阳能、风能等清洁能源具有间歇性和不稳定性的特点，能源存储技术能够在能源充足时将多余的能量储存起来，在能源供应不足时释放出来，从而保障能源的稳定供应。
电池储能技术、超级电容器储能技术以及飞轮储能技术等的不断发展和应用，为解决清洁能源的间歇性问题提供了有效的途径。
新型电力系统全生命周期低碳评价指标体系与方法
第55卷 第1期2024年1月太原理工大学学报J O U R N A L O F T A I Y U A N U N I V E R S I T Y O F T E C HN O L O G YV o l .55N o .1 J a n .2024引文格式:张敏,李慧蓬,常潇,等.新型电力系统全生命周期低碳评价指标体系与方法[J ].太原理工大学学报,2024,55(1):38-45.Z HA N G M i n ,L I H u i p e n g ,C HA N G X i a o ,e t a l .L o w -c a r b o n e v a l u a t i o n i n d e x s ys t e m a n d m e t h o d f o r t h e w h o l e l i f e c y c l e o f t h e n e w p o w e r s y s t e m [J ].J o u r n a l o f T a i y u a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,2024,55(1):38-45.收稿日期:2023-05-12;修回日期:2023-07-17基金项目:国家电网山西电力公司科技开发项目(52053022000F )第一作者:张敏(1988-),高级工程师,主要从事新能源运行分析㊁冲击性负荷研究,(E -m a i l )m e v i s a n @126.c o m 通信作者:李慧蓬(1985-),高级工程师,主要从事新能源并网检测与消纳研究,(E -m a i l )h u i p e n g_l i @163.c o m 新型电力系统全生命周期低碳评价指标体系与方法张 敏1,李慧蓬1,常 潇1,祗会强1,韩肖清2,白 桦2(1.山西省电力公司电力科学研究院,太原030001;2.太原理工大学电气与动力工程学院,太原030024)摘 要:ʌ目的ɔ新型电力系统低碳电网的构建对于全社会低碳经济的发展具有重要的推动作用,新型电力系统全生命周期低碳评价指标体系的建立对电网低碳发展具有重要意义㊂ʌ方法ɔ基于新型电力系统低碳电网全生命周期的分析,首先构建经济性㊁可靠性㊁低碳性3个一级指标,然后在一级指标的基础上筛选出9个二级指标对低碳电网进行评估,建立新型电力系统全生命周期低碳电网综合评价指标体系及核心评价指标体系,并对体系中各指标的意义进行了详细说明㊂ʌ结果ɔ利用电网的大量统计数据,建立不同新能源占比的典型场景并进行仿真,得出不同场景的低碳指标评价结果,证明本文所建立的低碳电网评价指标体系的可行性㊂关键词:低碳电网;全生命周期;指标体系;新型电力系统;新能源中图分类号:T M 73 文献标识码:AD O I :10.16355/j .t yu t .1007-9432.20230372 文章编号:1007-9432(2024)01-0038-08L o w -c a r b o n E v a l u a t i o n I n d e x S ys t e m a n d M e t h o d f o r t h e W h o l e L i f e C y c l e o f t h e N e w P o w e r S ys t e m Z H A N G M i n 1,L I H u i p e n g 1,C H A N G X i a o 1,Z H I H u i q i a n g 1,H A N X i a o q i n g 2,B A I H u a 2(1.S h a n x i E l e c t r i c P o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t e ,T a i y u a n 030001,C h i n a ;2.C o l l e g e o f El e c t r i c a l a n d P o w e r E n g i n e e r i n g ,T a i y u a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,T a i yu a n 030024,C h i n a )A b s t r a c t :ʌP u r po s e s ɔT h e c o n s t r u c t i o n o f n e w l o w -c a r b o n p o w e r g r i d s f o r t h e w h o l e s o c i e t y h a s a n i m p o r t a n t r o l e i n p r o m o t i n g t h e d e v e l o p m e n t o f l o w -c a r b o n e c o n o m y,a n d t h e e s t a b l i s h -m e n t o f a n e w p o w e r s y s t e m w h o l e l i f e c y c l e l o w -c a r b o n e v a l u a t i o n i n d e x s y s t e m i s o f g r e a t s i g-n i f i c a n c e t o t h e d e v e l o p m e n t o f l o w -c a r b o n p o w e r g r i d .ʌM e t h o d s ɔO n t h e b a s i s o f t h e a n a l ys i s o f t h e w h o l e l i f e c y c l e o f t h e n e w p o w e r s y s t e m l o w c a r b o n g r i d ,t h r e e p r i m a r yi n d i c a t o r s o f e c o n o -m y ,r e l i a b i l i t y ,a n d l o w c a r b o n w e r e c o n s t r u c t e d a t f i r s t ,a n d t h e n n i n e s e c o n d a r yi n d i c a t o r s w e r e s c r e e n e d o n t h e b a s i s o f t h e p r i m a r y i n d i c a t o r s t o e v a l u a t e t h e l o w c a r b o n g r i d .A c o m pr e h e n s i v e e v a l u a t i o n i n d e x s y s t e m w i t h a c o r e e v a l u a t i o n i n d e x s y s t e m o f t h e n e w p o w e r s ys t e m l o w c a r b o n g r i d f o r t h e w h o l e l i f e c y c l e w a s e s t a b l i s h e d ,a n d a d e t a i l e d e x p l a n a t i o n o f t h e s i gn i f i c a n c e o f e a c h i n d i c a t o r i n t h e s y s t e m w a s p r o v i d e d .ʌR e s u l t s ɔB y u s i n g a l a r ge a m o u n t of s t a t i s t i c a l d a t a f r o m t h e p o w e rg r i d ,t y p i c a l s c e n a r i o s w i th di f f e r e n t n e w e n e r g yr a t i o s w e r e e s t a b l i s h e d a n d s i m u l a t e d .T h e o b t a i n e d e v a l u a t i o n r e s u l t s o f l o w c a r b o n i n d i c a t o r s f o r d i f f e r e n t s c e n a r i o s p r o v e t h e f e a s i b i l i -t y o f t h e l o w c a r b o n g r i d e v a l u a t i o n i n d e x s y s t e m e s t a b l i s h e d i n t h i s p a p e r.K e y w o r d s:l o w c a r b o n g r i d;w h o l e l i f e c y c l e;i n d i c a t o r s y s t e m;n e w p o w e r s y s t e m;n e we n e r g y当今世界,全球气候变化成为威胁人类社会发展的重要问题[1]㊂2003年,英国政府公布的能源白皮书O u r e n e r g y f u t u r e c r e a t i n g a l o w c a r b o n e c o n-o m y中[2],首次提出了低碳经济的发展概念,倡导通过调整能源结构,积极发展低碳技术,减少二氧化碳排放,降低能源供应风险,在世界范围内引起很大反响,随后制定了具体发展规划[3]㊂中国国家发展和改革委员会㊁国家能源局印发的‘ 十四五 现代能源体系规划“强调,要加快推进能源绿色化㊁低碳化,促进新型电力系统建设㊂数据显示,能源燃烧是我国主要的二氧化碳排放源,占全部二氧化碳排放的88%左右,电力行业排放又约占能源行业排放的41%,是碳排放与煤炭消费占比最大的单一行业[4]㊂为构建我国新型电力系统,实现碳达峰㊁碳中和目标,提升电力系统的新能源消纳能力,当务之急是大力发展风电㊁光伏等新能源技术,逐渐提高电力系统新能源占比[5]㊂同时,电力行业也有着极大的减排潜力[6]㊂近年来,国内企业积极响应国家号召,进行节能减排,并制定了低碳发展的工作策略㊂通过推行西电东送㊁优化系统调度运行[7]㊁开展节能服务等一系列措施,已经取得了一定的低碳效益㊂因此,合理评估电网的低碳水平,使新型电力系统的规划更加科学合理,显得尤为重要[8-9]㊂低碳电网评价指标体系是对电网低碳发展相关要素的提炼总结,全面揭示了与电网低碳发展息息相关的关键因素㊂完善准确的全生命周期低碳评价指标体系对低碳电网综合评价至关重要㊂目前在低碳电网及其综合评价领域,已有学者开展了一定的研究工作㊂文献[10]介绍了智能电网对构建低碳电网的影响与作用㊂文献[11]建立源-网-荷多层关键指标体系,以主客观权重偏差平方和最小为前提,利用层次分析,构造指标隶属度函数㊂文献[12]对低碳电网评价体系进行构建,概述了指标的选取原则与方式,提出了一套低碳电网综合量化评价方法㊂文献[13-14]建立了电网节能减排及低碳效益的指标体系,但所建立的指标体系全面性不足,且缺乏结合实际数据的分析㊂文献[15]则提出了智能电网低碳效益的评估模型,可量化计算负荷整形㊁用户节能等措施实现的具体效益,但模型不适用于电网低碳发展状况的全面评价㊂为此,本文提出包含源-网-荷的全生命周期新型电力系统运行中的低碳评价体系,即,综合评价和核心评价指标体系,通过从经济型㊁可靠性㊁低碳性3个方面综合制定的评价模型,实现合理低碳综合评价,支持能源绿色可持续发展㊂1低碳电网指标体系1.1低碳评价体系制定依据针对新型电力系统的构成特点,结合与低碳发展有关的重要因素,制定包含源-网-荷的全生命周期低碳指标㊂首先形成经济性㊁可靠性㊁低碳性3项一级指标㊂但是在各一级指标下,存在指标数目较多㊁部分指标难以统计㊁使用难度大的问题㊂因此,考虑在前述影响因素的基础上做进一步筛选㊁精简,制定一套针对性及实用性更强的新型电力系统全生命周期低碳核心评价指标体系㊂体系的制定依据以下4项原则[16]:1)指标的选择应具有针对性㊂所选指标应反映新型电力系统运行带来的碳排放㊂例如,在核心指标体系中不考虑电网建设指标㊂为避免指标间的过度重叠,应选择普遍性㊁代表性和信息含量高的指标,以减少评价结果的重复性㊂2)指标的选择应具有全面性㊂所选指标应多角度㊁全面反映新型电力系统不同运行时期的碳排放㊂需要综合考虑具体指标的灵敏度,即:效率和促进降碳能力的因素㊂此外,还需要对指标在不同运行时间下的碳排放进行静态和动态的评估,以更全面㊁更准确地反映新电力系统的低碳效果㊂3)指标的选择应具有易操作性㊂指标的选择既不能太多,也不能太少,要适量,便于评估新型电力系统的低碳效益㊂同时,必须确保所选指标易于操作㊂4)指标的选择应具有可量化性㊂新型电力系统的发展具有复杂性,既要有定性指标,又要有定量指标㊂定性指标反映了新型电力系统促进系统低碳化发展的能力㊁效果㊁作用等,而定量指标则用来反映新型电力系统促进低碳发展的投入量㊁产出量㊁减排量等具体数值㊂因此,定性指标可以更准确地反映出新型电力系统的低碳效率水平,而定量指标则93第1期张敏,等:新型电力系统全生命周期低碳评价指标体系与方法可以更准确地衡量其投入产出效率,从而更好地指导新型电力系统的可持续发展㊂此外,对指标的选取要进行动态维护㊂由于近年来中国新型电力系统的发展以及先进技术的引入,影响新型电力系统碳排放的因素也可能发生变化㊂因此,应结合我国新型电力系统的发展进程,适当对已被选取指标进行调整㊂1.2 低碳评价指标的选取为确保新型电力系统能够实现低碳环保,所选取的评价指标要具有全面性㊁合理性和可操作性,并且要按照图1的步骤进行选择㊂一是基于新型电力系统低碳效益的实现路径,分别在源-网-荷侧筛选出能够影响新型电力系统低碳效益的关键因素,据此初步选出评价新型电力系统低碳效益的综合评价指标㊂二是通过问卷调查的方式,可以获取有关初选评价指标的宝贵信息,并且通过效度检验和信度检验,来评估这些指标的合理性,从而剔除不符合要求的指标,从而达到对初选指标的最佳优化㊂三是通过对综合评价指标进行优化,从3个一级指标出发,建立一个全生命周期新型电力系统低碳化建设的核心评价指标体系㊂综合指标初选两侧综合指标荷侧综合指标源侧综合指标筛选影响新型电力系统碳排放的综合因素指标重要性评估完成指标选取图1 新型电力系统低碳化建设关键指标选取流程F i g .1 F l o w c h a r t o f s e l e c t i n g k e yi n d i c a t o r s f o r l o w -c a r b o n c o n s t r u c t i o n o f n e w p o w e r s ys t e m 1.3 低碳电网综合评价指标体系根据输变电工程的全生命周期历程,结合与电网低碳发展相关的关键因素[17],在各一级指标下,筛选其中最能反映电网低碳效益的因素并设计适当的指标,最终形成一套规模适度且能够全面反映新型电力系统全生命周期发展状况的综合评价指标体系[18]㊂基于以上思路,制定出评价指标体系,详细展示如图2所示㊂根据1.2的低碳电网评价指标选取得到各项评价体系再由专家打分得到不同指标的支持率,如表1所示㊂经过筛选,确定了一套能够有效反映新型电力系统电网低碳效益的核心评价指标体系,该体系支持率超过60%,具有较高的可操作性,可以满足不同时间尺度的需求㊂经济指标设备运维成本网损率弃风减少率弃光减少率峰谷差率出力波动率系统互补性线路负载率用电可靠性重复停电概率变压器容载比清洁能源消纳率新能源波动性C O2减排率网损新能源出力占比新能源利用率弃风弃光成本碳排放成本化石燃料成本评估指标可靠指标环境指标一级指标二级指标图2 新型电力系统的评估指标体系F i g .2 E v a l u a t i o n i n d i c a t o r s y s t e m f o r n e w p o w e r s ys t e m s 表1 低碳评价指标支持率T a b l e 1 S u p po r t r a t e f o r l o w c a r b o n e v a l u a t i o n i n d i c a t o r s 单位:%指标支持率指标支持率燃料成本80设备选型40峰谷差率80充放电深度40电源利用小时数40电压波动性80新能源利用率60碳排放量90网损80充放电频率40能源互补性60新能源波动性80电力负荷结构40新能源出力占比701.4 低碳电网核心评价指标体系综合评估指标体系能够充分反映出电力行业的低碳化发展的各种元素和技术特征(见图2),但它仍有许多弊端,例如指标过于庞杂,某些指标无法准确统计,应用起来比较困难㊂为此,从这些指标体系中经过细致的挑选和优化,建立一套具有更高的针对性和可操作性的新型电力系统全生命周期低碳评价体系㊂根据已有的评价模型体系,从经济性㊁可靠性㊁低碳性3大方面构建典型运行指标㊂利用已有运行模拟方法及数据,对运行指标值进行计算并分析结果㊂1.4.1 经济性指标1)燃料成本F 1.F 1=1-W 1,1W 1,1+W 1,2.(1)04太原理工大学学报 第55卷式中:W 1,1表示火电机组出力值,W 1,2表示新能源出力值㊂2)网损率F 2.F 2=1-c 2,1W 2,1c 2,2W 2,2.(2)式中:W 2,1表示网损值;W 2,2表示机组总出力;c 2,1表示网损成本系数,取值为0.05;c 2,2为火电机组成本系数,取值为0.3.3)新能源利用率F 3.F 3=1-W 3,1+W 3,2W 3,3.(3)式中:W 3,1表示弃风功率;W 3,2表示弃光功率;W 3,3表示新能源出力总功率㊂1.4.2 可靠性指标1)能源互补性F 4.F 4=1-W 4,1+W 4,2-W 4,3W 4,1+W 4,2+W 4,3.(4)式中:W 4,1表示风机出力值;W 4,2表示光伏出力值;W 4,3表示负荷功率值㊂2)峰谷差率F 5.F 5=1-W 5,1-W 5,2W 5,1.(5)式中:W 5,1表示负荷峰值;W 5,2表示负荷谷值㊂3)电压波动率F 6.F 6=1-U 1-U 2U 1.(6)式中:U 1表示电压峰值;U 2表示电压谷值㊂1.4.3 低碳性指标1)新能源出力占比F 7.F 7=W 7,1W 7,1+W 7,2.(7)式中:W 7,1表示新能源出力值;W 7,2表示火电机组出力值㊂2)碳排放量F 8.F 8=1-c 8,1W 8,1W 8,2.(8)式中:W 8,1表示火电机组功率;c 8,1表示碳排放系数,取值为0.785;W 8,2表示碳排放量总和㊂3)新能源波动性F 9.F 9=12(P WT ,t -P WT ,t -1)223P WT ,m a x+(P P V ,t -P P V ,t -1)223P P V ,m a x,t =1,2, ,24.(9)式中:P WT ,t 和P P V ,t 分别表示t 时刻的风电和光伏出力值;P WT ,m a x 和P P V ,m a x 分别表示风电和光伏出力的最大值㊂2 低碳电网综合评价方法通过运用第1节阐述的低碳电网综合评价指标体系与核心评价指标体系,结合实际情况,构建一个全面的新型电力系统全生命周期低碳评价体系评估模型,以满足不断变化的环境需求㊂步骤如下:1)数据预处理阶段㊂根据山西电网的运行状况,采用可再生能源时序出力模拟技术,从而获取大量的运行方式数据,以弥补历史运行数据的缺失㊂此外,利用新型电力系统模拟实际系统的各种运行状态,并预测可能发生的故障情况,从而实现大规模的数据生成㊂2)构建一个完整的评估体系,合理地调整每个指标的权重系数,可以采取主观㊁客观和综合相结合的方法㊂3)设立综合评价指标,其表达式为:A =(c 1w 1)2+(c 2w 2)2+ +(c nw n )2.(10)式中:A 表示综合评价值;c 1,c 2, ,c n 表示各评价指标对应的权重值;w 1,w 2, ,w n 表示各指标的对应值㊂A 对应情况见表2.表2 综合评价值T a b l e 2 O v e r a l l e v a l u a t i o n i n d i c a t o r s分组A经济性可靠性低碳性新能源占比10%0.08600.23100.1516新能源占比20%0.08090.22640.1565新能源占比30%0.08130.22020.1575新能源占比40%0.08610.21470.16094)通过结果展示环节,可以更加直观地审视评估结果,从而更好地了解各个场景的碳排放情况㊂此外,还可以通过绘制雷达图来清晰地展示出各个场景的优势和不足,从而更好地评估其低碳化发展的潜力㊂3 不同占比新能源场景分析取新能源占比10%㊁20%㊁30%㊁40%四组典型场景与新能源占比50%越界一组典型场景,基于本文建立的运行模拟方法对典型运行指标进行对比分析,其中新能源占比20%场景下的负荷与风光出力曲线如图3所示㊂14 第1期 张 敏,等:新型电力系统全生命周期低碳评价指标体系与方法风电负荷光伏4 0003 5003 0002 5002 0001 5001 0005000功率/ k W 510152025时刻/ h图3 负荷及风光出力示意F i g .3 S c h e m a t i c d i a g r a m o f l o a d a n d s c e n e r y o u t pu t 如下表3与图4是新能源占比10%的情况下各个指标的指标值以及权重情况㊂表3 新能源占比为10%时的指标值与权重T a b l e 3 N e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 10%o f t h e t o t a l 一级指标权重二级指标指标值权重经济性指标0.26燃料成本0.45300.140网损率0.77510.050新能源利用率0.99730.070可靠性指标0.42能源互补性0.23770.130峰谷差率0.66070.090电压波动率0.98400.200低碳性指标0.32新能源出力占比0.15300.110碳排放量0.79570.140新能源波动性0.96730.070网损率指标得分燃料成本新能源波动性碳排放量新能源出力占比电压波动率峰谷差率能源互补性新能源利用率图4 新能源占比10%情况指标图F i g .4 I n d e x c h a r t f o r t h e n e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 10% 由上述信息可知新能源占比10%的情况下,新能源利用率较高为0.99,但其出力占比较低只有0.15;由于接入的新能源较少,所以电压比较稳定,系统整体的稳定性较高㊂如下表4与图5是新能源占比20%的情况下各个指标的指标值以及权重情况㊂由上述信息可知新能源占比20%的情况下,与新能源占比10%时相似,新能源利用率较高但其出力占比较低只有0.19;由于接入的新能源较少,所以电压较为稳定,系统整体的稳定性较高;但由于新能源成本较高,所以其成本有所提高从0.45提高到0.49.表4 新能源占比为20%时的指标值与权重T a b l e 4 N e w e n e r g y ac c o u n t s f o r 20%o f t h e t o t a l 一级指标权重二级指标指标值权重经济性指标0.26燃料成本0.49220.140网损率0.75820.050新能源利用率0.98600.070可靠性指标0.42能源互补性0.34310.130峰谷差率0.66070.090电压波动率0.97690.200低碳性指标0.32新能源出力占比0.19220.110碳排放量0.82020.140新能源波动性0.92470.070网损率指标得分燃料成本新能源波动性碳排放量新能源出力占比电压波动率峰谷差率能源互补性新能源利用率图5 新能源占比20%情况指标图F i g .5 I n d e s c h a r t f o r t h e n e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 20% 如下表5与图6是新能源占比30%的情况下各个指标的指标值以及权重情况㊂表5 新能源占比为30%时的指标值与权重T a b l e 5 N e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 30%o f t h e t o t a l 一级指标权重二级指标指标值权重经济性指标0.26燃料成本0.54510.140网损率0.72370.050新能源利用率0.96390.070可靠性指标0.42能源互补性0.43530.130峰谷差率0.66070.090电压波动率0.96300.200低碳性指标0.32新能源出力占比0.24510.110碳排放量0.82390.140新能源波动性0.90360.070由上述信息可知新能源占比30%的情况下,随着新能源占比的不断提升,新能源利用率也随之下降到0.96且新能源出力占比也由0.15提升到0.245,其能源互补性也不断增加;由于接入的新能源增长,所以电压波动较大,系统整体的稳定性下降;由于新能源成本较高,所以其成本有所提高达到0.54.如下表6与图7是新能源占比40%的情况下24太原理工大学学报 第55卷各个指标的指标值以及权重情况㊂网损率指标得分燃料成本新能源波动性碳排放量新能源出力占比电压波动率峰谷差率能源互补性新能源利用率图6 新能源占比为30%的情况指标图F i g .6 I n d e x c h a r t f o r t h e n e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 30%表6 新能源占比为40%时的指标值与权重T a b l e 6 N e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 40%o f t h e t o t a l 一级指标权重二级指标指标值权重经济性指标0.26燃料成本0.66680.140网损率0.67230.050新能源利用率0.93620.070可靠性指标0.42能源互补性0.57860.130峰谷差率0.66070.090电压波动率0.94250.200低碳性指标0.32新能源出力占比0.26680.110碳排放量0.84110.140新能源波动性0.87310.070网损率指标得分燃料成本新能源波动性碳排放量新能源出力占比电压波动率峰谷差率能源互补性新能源利用率图7 新能源占比为40%的情况指标图F i g .7 I n d e x c h a r t f o r t h e n e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 40% 由上述信息可知新能源占比40%的情况下,新能源利用率明显下降且新能源出力占比提升达到0.26,其能源互补性不断增加,碳排放量指标由10%的0.79增加到0.84;电压波动达到0.94较大,系统整体的稳定性下降;由于新能源成本较高,所以其成本有所提高,网损率由10%的0.77下降到0.63.如下表7与图8是新能源占比50%的情况下各个指标的指标值以及权重情况㊂表7 新能源占比为50%时的指标值与权重T a b l e 7 N e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 50%o f t h e t o t a l 一级指标权重二级指标指标值权重经济性指标0.26燃料成本0.52510.140网损率0.70370.050新能源利用率0.89730.070可靠性指标0.42能源互补性0.43380.130峰谷差率0.63070.090电压波动率0.87920.200低碳性指标0.32新能源出力占比0.24530.110碳排放量0.83290.140新能源波动性0.86310.070网损率指标得分燃料成本新能源波动性碳排放量新能源出力占比电压波动率峰谷差率能源互补性新能源利用率图8 新能源占比50%情况指标图F i g .8 I n d e x c h a r t f o r t h e n e w e n e r g y a c c o u n t i n g fo r 50% 由上述信息可知新能源占比50%的情况下,当新能源的占比超过一定的比例时,新能占比与出力反而出现下降的趋势,而且经济性与可靠性也随之下降㊂将新能源占比10%㊁20%㊁30%㊁40%综合比较,图9中面积较大的场景是较好的场景㊂随着新能源占比的逐渐增多,其低碳性与经济性总体呈现上升的趋势;其可靠性呈下降的趋势,由图9可知在新能源占比30%的情况下,其性能图面积最大,故需从3个角度综合比较选取合适的新能源占比情况㊂经济性低碳性可靠性场景1场景2场景3场景4图9 总体评分指标图F i g .9 O v e r a l l s c o r e i n d i c a t o r g r a ph 4 结束语由于新能源发电具有随机性㊁分散性㊁波动性等34 第1期 张 敏,等:新型电力系统全生命周期低碳评价指标体系与方法特点,本文建立新型电力系统全生命周期低碳评价体系,从经济性㊁可靠性㊁低碳性三个方面对低碳电网进行评估,得到新型电力系统低碳电网评价体系模型,并利用不同比例的新能源占比情况进行分析,评价其低碳电网效益发展趋势,为新型电力系统规划工作提供科学指导㊂本文的主要结论如下: 1)经济性总体随着新能源占比的不断提升有所升高,但当新能源出力占比达到峰值之后由于新能源出力的浪费,会呈下降的趋势㊂2)由于新能源发电的不确定性特点,可靠性会随着新能源占比的不断提升而下降,造成电力系统的不稳定㊂3)低碳性整体由于新能源出力的不断提升有所提升㊂故新能源占比的不断提升为电网的低碳发展做出很大的贡献,其经济性与可靠性也是衡量电网的重要指标,故需平衡三者的情况,得到新能源低碳发展的最优解㊂参考文献:[1]S T E R N N H.T h e e c o n o m i c s o f c l i m a t e c h a n g e:t h e s t e r n r e v i e w[J].A m e r i c a n E c o n o m i c R e v i e w,2007,98(2):1-37.[2] U K D E P A R T M E N T T R A D E.E n e r g y w h i t e p a p e r:o u r e n e r g y f u t u r e-c r e a t i n g a l o w c a r b o n e c o n o m y[E B/O L].[2003-02-24].h t t p s:ʊa s s e t s.p u b l i s h i n g.s e r v i c e.g o v.u k/m e d i a/5a7c1f5940f0b645b a3c6d4f/5761.p d f.[3] G O V E R NM E N T H M.T h e U K l o w c a r b o n t r a n s i t i o n p l a n-a n a l y t i c a l a n n e x[E B/O L].[2009-05-15].h t t p s:ʊa s s e t s.p u b l i s h-i n g.s e r v i 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电力碳减排多重政策体系协同模型及效果评估
电力碳减排多重政策体系协同模型及效果评估2023-11-11目录CATALOGUE•引言•电力碳减排政策体系现状分析•电力碳减排多重政策体系协同模型构建•电力碳减排多重政策体系协同模型效果评估目录CATALOGUE•提升电力碳减排多重政策体系协同效果的对策建议•结论与展望•参考文献01 CATALOGUE引言03政策协同为了有效地推进电力行业碳减排，需要制定和实施多重政策，并形成协同效应。
研究背景与意义01气候变化全球气候变化问题严重，减少碳排放是应对气候变化的关键手段。
02电力行业电力行业是碳排放的主要来源之一，因此电力行业的碳减排对于控制全球碳排放具有重要意义。
研究内容与方法研究内容本研究将构建电力碳减排多重政策体系协同模型，并对其效果进行评估。
研究方法本研究将采用文献综述、数学建模和案例分析等方法进行研究。
02CATALOGUE电力碳减排政策体系现状分析国内外电力碳减排政策现状国际电力碳减排政策现状全球范围内，各国都在积极推动电力行业的碳减排政策。
国际组织如联合国、世界银行等也在大力推动全球碳减排行动。
国内电力碳减排政策现状我国政府在“双碳”目标下，积极推进电力行业的碳减排政策，包括能源结构调整、电力市场建设、环保法规完善等方面。
电力碳减排政策体系存在的问题政策体系不完善当前电力碳减排政策体系尚不完善，存在政策空白和短板。
政策执行力度不够由于种种原因，一些政策在执行过程中存在力度不够、效果不佳等问题。
缺乏激励机制对于企业和个人而言，参与电力碳减排缺乏有效的激励机制，难以调动全社会的积极性。
电力碳减排政策体系的发展趋势多元化能源供应我国将积极推进风电、太阳能等清洁能源的发展，构建多元化的能源供应体系，降低对传统能源的依赖。
电力市场建设通过深化电力市场改革，推动电力市场的健康发展，发挥市场机制在电力资源配置中的决定性作用。
强化政策引导政府将进一步强化对电力碳减排的政策引导，制定更加严格的环保法规和标准，同时加大对绿色低碳技术的研发和推广力度。
《低碳环保的城市供电系统设计》
《低碳环保的城市供电系统设计》随着全球对可持续发展的关注加剧，低碳环保的城市供电系统成为了各国城市建设的必然选择。
不仅仅是为了应对气候变化，降低碳排放，还是为了解决能源安全、节能减排等问题。
设计一个低碳环保的城市供电系统，涉及多个方面，下面将从不同角度深入探讨。
可再生能源的推广在传统的供电系统中，化石燃料是主要的供电来源，导致了大量的二氧化碳排放。
因此，积极推广可再生能源如太阳能、风能、地热能等，成为设计低碳供电系统的重要一步。
城市可以通过建设光伏发电厂、风电场来利用自然资源进行发电。
与此推动居民和企业安装太阳能光伏板，不仅可以满足自用电的需求，还可以将多余电力回馈到电网中，促进系统的可持续发展。
智能电网的建设智能电网在低碳环保的城市供电系统中扮演着重要角色。
通过数字化技术，智能电网可以实时监测电力的生产与消费，优化资源的配置。
利用先进的传感器和数据分析，智能电网能够预测用电高峰，提前做好电力调度，减少能源浪费。
智能电网还支持电动车辆的充电管理，使城市在全面电动车普及的情况下，实现电力供需的平衡。
能源存储技术在可再生能源大量接入的背景下，如何存储多余的电能成为一个关键问题。
高效的能源存储技术，使得城市供电系统能够更好地应对波动性和间歇性的问题。
使用锂电池、氢能存储等新兴技术，能够将白天生成的电力储存于晚上使用，平衡发电和用电之间的矛盾。
这不仅可以提高电网的可靠性，还能减少峰值负荷对传统电厂的依赖。
节能建筑和基础设施城市的供电系统设计还应结合建筑和基础设施的节能标准。
使用高效的照明系统、智能化的温控设备能够大幅降低建筑的能耗。
开展绿色建筑认证,将可再生材料、高性能外墙保温材料和节能设备融入设计，能有效减少建筑整体的用电需求。
城市规划中可以考虑将建筑与自然环境相结合，利用自然采光和通风，进一步降低能源消耗。
企业与居民的参与低碳环保不仅是政府和电力公司的责任，也是每一个市民和企业的义务。
可以通过宣传教育，提高公众的环保意识，鼓励市民参与节能减排活动。
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低碳电力技术基础低碳电力系统的设计与评估总结报告【模型背景】已知某一地区电网2020年的负荷预测情况、现有机组及待建机组的情况，在所给信息的基础上设计该地区2020年的低碳发展方案，在满足各约束条件的情况下，完成下面的任务：1.电源发展方案设计分别以碳排放和建设成本最小为目标，设计两种不同的电源规划方案，要求满足负荷电力电量及正负备用等约束条件；2.机组出力运行评估在两种所设计的电源规划方案的基础上，依据给定的冬夏两个典型日的日负荷曲线分别安排各类机组的出力序列，使得系统满足负荷平衡条件，同时计算该地区2020年发电侧排放总量和投资总额，并对各电源发展方案下的系统运行情况进行分析。
【电源发展方案设计】1.以碳排放最小为目标1.1设计思路在给定了2020年负荷预测的基础上，所选取的待建电厂和已有电厂在满足了2020年总负荷电力电量和各时段的正负备用约束和对于各机组最大最小出力和利用小时数的约束前提下，应该尽量使碳排放最小，在本模型中认为只有火电才会产生碳排放。
这是一个线性规划问题，构造的模型表述如下：（1）目标函数：总碳排放最小；（2）约束条件：①机组年发电总电量负荷2020年预测；②机组满足正备用和负备用要求③机组满足利用小时数的限制1.2模型建立决策变量x：向量长度17，用于表示待建的17个电厂，为两值变量只能够取0和1，分别代表建电厂和不建电厂；系数向量capacity：向量长度17，为对应17个电厂的装机容量；系数向量hour：向量长度17，分别对应17个待建电厂的最大利用小时数；系数向量Pmax：向量长度17，表示17个电厂中可提供备用的电厂的最大出力（其中风电场为0），考虑到冬季对于水电厂的出力限制，取冬季的最大出力；系数向量Pmin：向量长度17，表示17个电厂中可提供备用的电厂的最小出力（其中风电场为0）；系数向量emission：向量长度17，表示会产生二氧化碳的电厂的容量，对于不产生二氧化碳的电厂对应为0；对应的还有已建电厂的相关系数向量，如capacity0，hour0等，其含义与上面相同，只不过对应的是已建电厂的参数，这里不再赘述。
目标函数表达式为：∑x emission8500*(i)(i)机组年发电总量约束表达式为：hour hour∑⨯⨯+∑⨯>=⨯(i)capacity(i)x(i)0(j)capacity0(j)140010000机组正备用约束为（最大负荷预测为2150万千瓦）：∑⨯+∑>=⨯Pmax(i)x(i)P0max(j)2150 1.1机组负备用约束为（最小负荷预测为1020万千瓦）：∑⨯+∑<=⨯Pmin(i)x(i)P0min(j)10200.91.3模型求解利用Lingo进行该线性规划的求解，求解程序如下所示（程序中对系数赋值部分不再给出，详细程序见附件，这里只给出求解部分）：求解得到的结果如下：可见在以碳排放最小为目标时，所得到的要建的电厂中水电、风电、核电全部建设了，另外还有三个火电。
这是由于在本模型中只有火电才会产生碳排放，所以在建设时会有限建设非火电的电厂，但由于发电量的限制还是需要建设火电厂。
2.以建设成本最小为目标2.1设计思路在以建设成本为最小目标选择建设电厂时，约束条件并没有改变，只有目标函数发生了改变，所以可以采用跟上面相同的方法。
2.2模型建立系数向量cost：向量长度17，用于表示17个待建电厂的建设成本；决策变量和其他的系数向量和上面模型中相同。
目标函数：t∑⨯cos(i)x(i)机组年发电总量约束表达式为：∑⨯⨯+∑⨯>=⨯hour hour(i)capacity(i)x(i)0(j)capacity0(j)140010000机组正备用约束为（最大负荷预测为2150万千瓦）：∑⨯+∑>=⨯Pmax(i)x(i)P0max(j)2150 1.1机组负备用约束为（最小负荷预测为1020万千瓦）：∑⨯+∑<=⨯Pmin(i)x(i)P0min(j)10200.92.3模型求解同样利用Lingo进行求解，程序中计算部分如下所示：求解得到的结果如下表所示：在以建设成本最小为目标时，根据结果可知，所建设的电厂有两个水电厂其余均为火电厂，这是由于火电厂单位容量的造价相比于其他几种电厂低，所以由于建造火电厂，但是由于负备用的约束，只能够加两个水电厂来提高负备用。
总的建设成本为540亿元。
【机组出力运行评估】1. 在碳排放最小方案下的出力运行评估1.1 设计思路在电源的发展方案设计中，在碳排放最小的目标下已经确定了将要建设的电厂，一共有10个电厂，所以现在就是规划加上已经有的电厂一共29个电厂的出力序列。
由于设计要求中没有给定目标函数，这里可以选取碳排放最少或者发电成本最低作为目标函数，在本次设计中采用碳排放最少作为目标函数。
构造的模型描述如下：目标函数：碳排放量最小；约束条件：①时刻满足负荷平衡约束；②各机组的年最大发电量约束；③时刻正备用约束；④时刻负备用约束；⑤机组爬坡约束；⑥ 机组出力大小约束； 1.2 模型建立机组年最大发电量约束、正负备用约束与在电源发展方案中的相似，不再重复说明。
由于发电侧和用电侧的负荷应该时刻相等，所以所有的发电机组出力之和应该和预测负荷相等，则负荷平衡约束的表达式为：1(i,j)capacity(j)load1(i)2(i,j)capacity(j)load 2(i)j j rate rate ∑⨯=∑⨯=各机组应该满足最大发电量约束，该约束表达式为：(185rate1(i,j)1802(i,j))capacity(j)hour(j)capacity(j)i rate ∑⨯+⨯⨯<=⨯在单位时间，各机组的出力变化不能超过一个限定值，在本模型中认为在一个小时，机组的出力变化不能超过该机组最大出力的15%，因此约束表达式为：|rate1(i,j)-rate1(i+1,j)|<=0.15|rate2(i,j)-rate2(i+1,j)|<=0.15各机组处理大小指，机组出力不能超过此刻机组可出力的最大值，不能够小于机组出力的最小值，此约束的表达式为：1(i,j)rate_min(j)2(i,j)rate_min(j)1(i,j)rate1_max(j)2(i,j)rate 2_max(j)rate rate rate rate >=>=<=<=（对任意j 成立）目标函数如下：(185rate1(i,j)180rate 2(i,j))capacity(j)emission(j)i j ∑∑⨯+⨯⨯⨯相关参数的解释如下：决策变量1(i,j),rate 2(i,j)rate ：均为24行29列的矩阵，1(i,j)rate 表示在冬季典型日标号为j 的机组在时间点i 时刻的出力占最大出力的比例，而rate2(i,j)表示夏季典型日里面标号为j 的机组在时间点i 时刻的出力占最大出力的比例，由于每台机组的年发电量存在约束，所以对于冬季典型日和夏季典型日机组的出力序列应该同时考虑；系数向量1load ，2load ：向量长度为24，分别表示冬夏两个典型日各个时刻的预测负荷； 系数向量_max1wind ，_max 2wind ：向量长度为24，分别表示冬夏两个典型日的风力特性曲线；系数向量_min rate ：向量长度为29，表示各个机组的最小出力比例；系数矩阵1_max rate ，2_max rate ：24行29列的系数矩阵，分别表示冬夏两个典型日中各个机组各个时间点的最大允许出力比例； 1.3 模型求解利用Lingo 对上面构造的模型进行最优化求解，程序的求解部分如下所示：利用Lingo 中的函数将得到的机组出力序列输出到Excel 表中，详细结果见附表。
在该出力序列下，该地区电厂年总碳排放为7791.4万吨。
2. 在建造成本最低方案下的出力运行评估 2.1 设计思路由于两种电源规划方案不同的地方就是电厂选取的不同，在该方案下，计算处理序列时仍然以碳排放最小作为目标函数，求解方法与上面求解相同。
2.2 模型建立由于在这种方案下，电厂选择与低碳方案下的选择不同，但是对于各个机组的各种约束条件并没有改变，所以只需修改相关系数的值，约束条件跟上一种方案下的相同，故不再重复。
2.3模型求解由于约束条件均没有改变，所以利用LINGO计算的程序只是相关的系数向量或者系数矩阵发生了变化，所以程序的求解部分相同。
同样将求解得到的各机组的发电出力序列输出到EXCEL中，在建设成本最小电源方案下，得到的目标函数的最优解为9176.9万吨。
【不同电源方案评估】由机组出力运行评估中已经计算得到了两种不同的电源发展方案对应的年碳排放。
在考虑两种发展方案的2020年投资总额时，分为两部分：建设成本和发电成本。
其中建设成本可以根据所建的电厂计算得出。
对于发电成本，首先应该知道各类发电机组的单位发电成本，在进行计算时，我从网上找了一些各类发电机组的发电成本，以此作为计算依据，如下所示（假设2020年的各类发电机组的成本不变）：另外，考虑到2020年可能的低碳政策，这里发电成本计算碳排放成本，由给出的数据碳价取50元/吨。
由此，计算得到的两种电源发展方案下的2020年投资额和碳排放总量汇总如下：所以得到如下结论：1. 虽然建设成本最小的电源方案电厂的建设成本要比碳排放最小方案的建设成本小，但是当考虑了碳价时碳排放最小方案对应的发电成本反而较小；2. 碳排放最小的电源发展方案优点在于后期发电成本较小，相对于另一种方案更加环境友好复合未来电厂的发展方向，但是由于电厂的建设成本较高所以电厂建设前期相对投资较多也是其一个缺点；3. 建设成本最小的电源规划方案有点在于其电厂的建设成本较低，但是其在碳交易体系下的后期发电成本则相对另一种方案成本较高。
【电网电源规划发展建议】电网电源的发展方向主要包括这两种方案，从上面计算得到的结果来说，若从长远来看，在火电的碳处理技术没有太大改变的前提下，应该按照碳排放最小方案方向发展。
虽然电厂的建设成本较高，但是该类电厂结构后期的发电成本较低，当电厂持续运行几年之后，总成本则会低于另一种方案。
另外，从电厂的建造结果中发现，在这种方案下，水电风电建造较多，由于水电的处理水平没有较大的限制，可以提供足够大的备用负荷，并且发电成本较低，这也是这种发展方案的一种优势。
相对的，如果在未来几年，碳捕集技术能够取得较大的发展，如果能够有效降低火电厂的碳排放强度，则可能即使在碳交易体系的影响下，这种发展方案的后期发电成本也不会太高，则也是一种可行的方案。