发电成本

碳市场的引入改变了传统化石燃料机组的发电成本，从而影响其在电力市场中的竞价行为。同时，输配电网中涉及不同的市场主体，需在碳-电市场下研究输配电网的市场交易方法。提出了一种基于输配协同的碳-电耦合市场交易决策方法。首先，提出了考虑输配协同运行的碳-电耦合市场的交易框架。其次，构建了一种基于输配协同的多主体交易的碳-电耦合市场双层交易决策模型。上层模型为各个配电市场与发电商的碳-电协同交易决策模型，下层模型为输电市场和碳市场的出清模型，量化了碳配额与发电量间的关系。再次，通过Karush-Kuhn- Tucker(KKT)条件、对偶原理以及Big-M法将每个交易主体的双层模型转化为单层具有均衡约束的数学模型(mathematical problem with equilibrium constraints, MPEC)，所有MPEC构成了均衡约束均衡规划(equilibrium problem with equilibrium constraints, EPEC)模型，并通过对角化算法进行求解。最后，基于T6-D7-D9和T30-D33系统进行算例分析。结果表明，所提方法可有效促进电力行业减少碳排放，降低运行总成本的同时提升社会福利。

目的 作为新型电力系统的重要支撑，燃氢燃气轮机有助于降低碳排放，有利于电网调峰，是全球未来战略性新兴产业科技创新领域的焦点。燃气轮机掺氢发电技术从示范走向商业化面临诸多关键问题，亟待解决。 方法 以H级燃气轮机为研究对象，介绍了国内外燃气轮机掺氢发电的战略规划和示范项目，对比了主要燃气轮机厂商H级燃气轮机的技术路线。从氢气来源、系统改造、排放影响以及掺氢发电成本4个方面对未来燃气轮机掺氢发电技术的规模化应用进行分析并提出建议。 结果 可再生能源电解水制氢将是燃气轮机掺氢发电的主要氢气来源；开发适配掺氢不稳定燃烧的新型干式低氮氧化物燃烧器将是未来掺氢燃气轮机系统改造的重点方向；掺氢比例越高，CO2减排量越大，但NO x 排放量呈上升趋势，并有超标风险；未来掺氢发电成本可降至天然气发电成本的同等水平。 结论 随着大规模可再生能源制氢成本的降低、碳税的实施以及掺氢发电技术的成熟，燃气轮机掺氢发电将逐步进入规模化应用。

近年来，随着我国能源转型的不断深入、光伏发电技术的逐渐成熟以及发电成本的逐步降低，分布式光伏在配电网中的占比日益提高，配电网的电能质量问题愈发显著，如电压越限、电压不平衡、线路过载、闪变以及谐波超标等问题，其中，电压越限是限制分布式光伏接入容量的主要因素。该文首先总结了目前常用的含高渗透率分布式光伏的配电网电压调节方法，在此基础上，分别对每种电压调节方法进行了详细介绍。最后，对比分析了各种电压调节方法的优劣性，并对未来含高渗透率分布式光伏的配电网电压调节方法提出相关建议。

现有合同电量分解方法大多没有考虑风电不确定性的影响及未与发电计划协同优化，导致到期合同电量往往未能够得到充分执行。提出一种考虑风电不确定性和检修计划影响的短期合同电量协同分解优化新模型及算法，使得到期时合同电量能够公平合理地充分执行。首先，以发电成本、合同偏差成本及风电品质风险成本最小为目标，构建短期合同电量分解到天的优化模型及算法，得到每天预计完成的合同电量。然后，基于日前及日内短期及超短期负荷及风功率预测信息，分别构建考虑合同完成度的日前鲁棒发电计划及日内重调度优化模型及算法，在保证对负荷尽可能供电及系统安全约束满足的前提下，实现风功率充分消纳及每日合同电量的充分执行。在此基础上，对每日未完成的合同电量，通过后续日合同电量的滚动修正进一步加以实现，从而保证到期时短期合同电量能够得到充分执行。算例证实了该模型及算法的可行性和先进性。

热电联产机组以热定电的工作方式无法同时满足冬季供暖效率最大化和电力调峰需求，存在发电出力调节能力不足的问题。针对上述问题，提出了考虑电、气、热能源耦合特性以及需求响应的虚拟电厂优化调度策略。首先，为提升热电联产机组向下调峰能力，引入电制气设备和碳捕集技术，构建新型的热电联产耦合模型。其次，为提升系统运行的灵活性，考虑峰谷分时电价、热价，建立综合需求响应机制。然后，为减少系统发电成本，引入电、热储能装置，以系统总成本和电、热储能运行成本最小化为目标建立虚拟电厂双层优化模型，并根据下层优化模型的KKT（Karush-Kuhn-Tucher，KKT）条件将双层模型转为单层并线性化处理进行求解。结果表明，所提方法的碳排放、运行成本以及新能源消纳率达到最优，提升了热电机组向下调峰能力，满足了系统低碳性、经济性的需求。

氢能作为一种来源丰富、绿色低碳的二次能源，将是全球能源转型发展的重要载体之一。近年来，世界主要国家和地区均出台一系列政策支持氢能发展，欧洲也制定相关政策保障区域能源安全和促进氢能发展，加强和周边国家联动发展氢能产业。北非地区可再生能源开发潜力巨大，但该区域能源结构单一，化石能源占地区能源消耗的比重超过90%，对区域经济、环境可持续发展造成严重阻碍。随着全球可再生能源发电成本的下降和清洁能源转型步伐的加快，借助欧洲成熟的政策帮助、技术支持和广阔的市场需求，利用可再生能源发展绿氢产业的构想将是北非区域突破发展瓶颈的一个重要机遇。根据测算，北非地区利用可再生能源电力制取绿氢并输出到欧洲市场，经济性上可与欧洲本地绿氢竞争，潜力巨大。然而，由于政策资金的缺失，以及对传统能源依赖程度过高，转型较为困难。北非国家需要加强政策指引、促进国际合作、优化投资环境和加快示范项目落地实施，以推动区域氢能开发和外送，带动能源转型，成为欧非区域乃至全球氢能枢纽中心。

智能电网是全球电力行业的新话题，不同的国家都在以自己的方式研究和实践智能电网，随着光纤技术的发展，当前国内基于光纤技术的电子式互感器在数字化变电站中广泛应用，并取得重大进展，IEC61850正在从变电站走向整个电力行业自动化领域，相关技术越来越成熟，它克服了传统互感器绝缘复杂、体积大且笨重、易饱和等缺点，为光纤技术在发电机保护进一步发展和应用创造了条件。基于光纤技术的数字化电厂的发展可以降低发电成本、提高电能质量、减少设备故障率，最终实现电厂的安全运行和节能增效。基于上述情况，本项目针对基于光纤技术的光学电流互感器的数字化发电机保护关键技术进行了深入的研究，并开展光纤回路的功能定义、接线技术、标识等方面设计及应用。 本项目创新点有：1）提出基于光学电流互感器的多种多重差动保护方案，提高了内部故障主保护整体性能，是光学电流互感器在发电机组上的首次应用。2）设计并研制了发电机专用光学电流互感器，克服了传统互感器绝缘复杂、体积大且笨重、易饱和等缺点，适用于发电机恶劣运行环境。3）基于介质黏带减振的光学互感器抗振动技术，从而实现了对传感光纤的振动缓冲，提高了传感环的抗振动能力。4）集成式光纤测温精度补偿技术，在温度循环试验中比差变化小于0.15%，角差变化小于1分，均远优于国标。5）新型光纤接线技术，解决光缆分理、接入等问题，实现光纤的在线维护。本项目成果从根本上解决了发电机继电保护技术现存的请多问题，是国内外唯一基于光纤技术应用光学互感器的发电机保护，它在主保护性能、变频相量算法精度等方面均优于常规发电机保护。与国内外现有光学互感器相比，项目研制的发电机专用光学互感器安装灵活、电流线性测县范围更广、具有更好的振动和温度特性。本项目成果，获得专利授权4项，发表论文2篇，成果鉴定报告1项。

在碳中和、碳达峰的目标推动下，需求侧管理已逐渐成为降低碳排放的一种重要途径。为了更好地对电网进行需求侧管理，提出了一种考虑碳流追踪和用户碳排放程度评级的两阶段电力消费绿色责任证书分配模型，激励用户更好地承担碳减排责任。模型的一阶段以系统发电成本最小选为目标函数进行电力系统优化调度，确定机组的最优组合出力和系统潮流，进而构建碳流追踪模型以得到用户碳排放相关指标；二阶段综合考虑用户碳排放量和碳势建立用户碳排放程度评级体系，并以全网碳排放程度差异最小为目标进行绿色责任证书分配，满足碳减排责任主体共同而有差别地进行责任分摊。用CPLEX求解器对改进的IEEE14节点算例求解，仿真结果表明该方法能有效评估用户的碳排放程度情况，并实现对绿色责任证书的有效分配，降低了高碳用户的等效碳排放状况。

随着环保意识的增强以及风电渗透率的不断攀升，使得电力部门对含风电系统的经济调度提出了更高的要求。为了在降低污染物排放及促进风电消纳的同时将发电成本控制在最低，建立了考虑环境与经济指标的风-火多随机变量经济调度模型。该模型中的目标函数考虑了火力发电成本、风力发电成本、弃风惩罚成本及污染气体排放。采用多目标原子轨道搜索算法进行模型求解，该算法在传统原子轨道搜索算法的基础上添加了存档机制、网络机制以及领导者选择机制，具有较强的多目标优化执行能力。结合修改后的IEEE30节点算例进行仿真分析，结果验证了所提模型的可行性以及多目标原子轨道搜索算法求解此类问题的有效性。

建设有序竞争的电力市场，发挥市场在资源配置中的决定性作用，对深化电力改革和建设新型电力系统具有重大意义。自2021年12月份山东启动电力现货市场长周期结算试运行以来，历经一次能源价格居高不下、寒潮天气反复、重大政治保电、春季电网检修密集等重重考验，通过精心运营，市场已平稳运行150余天。试运行期间，现货市场精细释放价格信号，灵敏地反映了供需关系和发电成本的变化，引导源、荷、储的电力供应保障能力，促进了电力系统优化运行和新能源消纳，保障了全省电力、热力稳定供应。