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以新能源为主体的新型电力系统低碳绿色调控技术及应用“双碳”目标的提出使得“清洁、低碳、安全、高效”的能源发展与转型主题更加鲜明。作为实现“双碳”目标的主战场，电力和能源领域在“十四五”期间的重点工作是进一步促进电力生产和消费的低碳化和清洁化，构建以新能源为主体的新型电力系统。我国目前以火电为主的能源格局使得发展电网低碳绿色调控技术成为必然选择。

一、背景

“双碳”目标的提出使得“清洁、低碳、安全、高效”的能源发展与转型主题更加鲜明。作为实现“双碳”目标的主战场，电力和能源领域在“十四五”期间的重点工作是进一步促进电力生产和消费的低碳化和清洁化，构建以新能源为主体的新型电力系统。我国目前以火电为主的能源格局使得发展电网低碳绿色调控技术成为必然选择。现阶段电力系统面临的主要问题如下：

1、现有调度方法往往以最小化成本作为目标，但随着经济的发展，环境问题日益严峻，已成为制约社会发展的主要因素。为更好地保障电力系统的安全经济运行，同时提高能源利用率、减少对环境的污染，实现可持续发展，经济-环保多目标协调优化调度技术将是未来发展的方向。

2、传统“以热定电”的运行模式，导致热-电之间具有强制约关系，限制了热电机组参与调峰的效果。亟需提出一套充分利用运行灵活性的热电机组联合优化调度方法，提升调峰效能。

3、在“双碳”目标背景下，大规模开发新能源是目前能源战略的焦点。但新能源出力具有较强的随机波动性和不确定性，其大规模接入对电力系统的安全经济运行提出了挑战。

二、应用案例

1.项目概述

随着“双碳”目标的提出，对电力系统进行节能减排、构建以新能源为主体的新型电力系统成为国家和行业共识。本项目解决了传统电网调控策略难以兼顾经济性和环保性的技术瓶颈，攻克了热电机组联合优化调度难题以及不确定性条件下新能源清洁调度技术难题，促进了电力生产和消费的低碳化和清洁化，技术创新程度高。项目有助于电力系统的“清洁、低碳、安全、高效”转型，促进电力生产和消费的低碳化和清洁化，助力构建以新能源为主体的新型电力系统，践行“双碳”目标，具有重要的科学价值、工程价值以及广阔的应用前景。

2.主要效益

截止2020年底，我单位的低碳绿色调控软件应用于全市共计20多个工程。工程范围覆盖火电厂的经济-环保协调运行、火电厂的碳捕捉装置安装、热电厂的热电解耦改造、热电厂的热电联合运行、新能源场站的新能源消纳能力评估及运行策略。经财务系统核算，导出近三年相关业务经济效益，具体情况如下：2018年新增销售额5170.00万元，新增利润1060.00万元，新增税收477.00万元；2019年新增销售额5330.00万元，新增利润1120.00万元，新增税收492.80万元；2020年新增销售额4980.00万元，新增利润1020.00万元，新增税收459.00万元；累计新增销售额达到15480.00万元，新增利润3200.00万元，新增税收1428.80万元。

3．社会效益与间接经济效益

1、有助于促进电力生产和消费的低碳化和清洁化，助力构建以新能源为主体的新型电力系统，践行“双碳”目标。通过本项目的实际工程应用，年均新能源消纳增加了20亿千瓦时，具有重要的科学价值、工程价值、社会效益以及广阔的应用前景。

2、通过火电机组经济-环保协调调度策略，解决了传统电网调控策略难以兼顾经济性和环保性的技术瓶颈，降低了系统的碳排放量。通过本项目成果的实际工程应用，年均降低碳排放量323万吨。通过热电协调调度策略，可实现多类型能源供应与需求的整体平衡，提高了传统能源的整体利用效率。总之，本项目成果有效地促进我国了节能减排战略的实施。

3、有助于消除输配电系统瓶颈、延缓发/输/配电系统建设，提高各能源设备利用效率，降低运营成本，提升运营效率和盈利水平。

4、电网公司为主动承担企业社会责任，项目的研究成果能够为多元用户提供更优质的服务水平，提高用电延伸服务的质量，提升电力企业自身形象和价值。

5、缓解化石能源危机，提高我国能源安全，通过该系统内多种能源（传统能源/可再生能源，冷/热/电，风/光/电/气等）之间的科学调度，实现能源高效利用、满足用户多种能源需求、提高社会供能可靠性和安全性等目的。

三、技术要点

1、提出了火电机组经济-环保协调调度技术，包括：①基于购电成本、碳排放量等多类因素构建了“经济-环保”多目标协调优化调度模型，可在经济调度中考虑环保因素；②提出了考虑碳捕捉机组的新能源电力系统鲁棒经济-环保协调调度模型，可在增大新能源消纳比例的同时降低火电机组的碳排放量；③研发了新能源电力系统经济-环保协调调度平台，突破了传统电网调控策略难以兼顾经济性和环保性的技术瓶颈。

2、提出了考虑热电机组参与调峰的灵活优化调度技术，包括：①提出了一套面向大规模新能源消纳的电热联合机组运行灵活性量化评估指标体系及方法，可有效反映系统上调备用和下调备用的充裕性；②建立了考虑供热管道和建筑物储热并计及供热机组调度运行特性的电热联合系统灵活调度策略，可充分发挥热电联产机组的灵活性，增大系统的调峰能力；③研发了面向大规模新能源消纳的电热联合系统协调优化调度系统，攻克了热电机组联合优化调度难题。

3、提出了考虑新能源发电不确定性的清洁调度技术，包括：①建立了基于单台风机/光伏出力不确定性的新能源出力不确定模型，进而建立了一种基于鲁棒优化的新能源消纳能力评估模型；②将建立的运行风险模型与鲁棒机组组合模型结合以动态地调整新能源出力不确定集合的边界，从而实现运行成本和运行风险的协同优化，并给出了需求响应的不确定性对调度结果的影响，从而提出了一种考虑新能源/负荷不确定性并计及需求侧响应的新能源电力系统鲁棒优化调度方法；③研发了面向大规模新能源消纳的鲁棒调度平台，攻克了不确定性条件下新能源清洁调度技术难题。

四、应用前景

1、项目研发的低碳绿色调控软件应用于唐山市下属的唐山市区、遵化市、迁安市、滦县、滦南县、乐亭县、迁西县共计20多个工程。工程范围覆盖火电厂的经济-环保协调运行和碳捕捉装置安装、热电厂的热电解耦改造及热电联合运行、新能源场站的新能源消纳能力评估及运行策略。

2、深圳市今朝时代新能源技术有限公司依托本项目成果，在天津、内蒙古、山西、河北、陕西、山东、安徽、黑龙江、吉林、辽宁等10余省完成共计110多个工程应用。实际应用覆盖火电厂的经济-环保协调运行、火电厂的碳捕捉装置安装、热电厂的热电解耦改造、热电厂的热电联合调度、电网调控中心的新能源消纳能力评估及调控策略。通过以上实际工程应用，年均减少碳排放量60万吨，年均新能源消纳增加4亿千瓦时，应用成效显著。

3、九州能源（河南）有限公司依托本项目成果，在吉林、辽宁、内蒙古、山西、陕西、山东、宁夏、黑龙江、新疆、甘肃等10余省完成共计90多个工程应用。实际应用覆盖火电厂经济-环保协调运行、热电厂的热电解耦改造和热电联合调度、电网调控中心的新能源消纳能力评估及调控策略。通过以上工程应用，年均减少碳排放量120万吨，年均新能源消纳增加6亿千瓦时，应用成效显著。

4、深圳市万通顺达科技股份有限公司依托本项目成果，在北京、河南、河北、湖北、湖南、甘肃、宁夏、新疆、江西、福建等10余省完成共计100多个工程应用。实际应用覆盖火电厂的经济-环保协调运行、火电厂的碳捕捉装置安装、热电厂的热电解耦改造、热电厂的热电联合调度、电网调控中心的新能源消纳能力评估及调控策略。通过以上实际工程应用，年均减少碳排放量100万吨，年均新能源消纳增加4亿千瓦时，应用成效显著。