2025年7月30日2025年7月30日一、零碳園區(qū)背景與意義零碳園區(qū)概念、雙碳目標(biāo)、能源現(xiàn)狀(3-5頁)二、研究現(xiàn)狀可再生能源不確定性、零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃、能源-碳耦合系統(tǒng)規(guī)劃(6-9頁)三、零碳園區(qū)規(guī)劃方法關(guān)鍵問題、研究框架(10-11頁)四、電力系統(tǒng)規(guī)劃模型不確定集建模、兩階段魯棒規(guī)劃、模型求解(12-17頁)五、電-碳耦合規(guī)劃碳足跡核算、需求響應(yīng)、規(guī)劃-運(yùn)行模型、案例分析(18-25頁)六、能源-碳耦合規(guī)劃及案例分析碳循環(huán)模型、生態(tài)碳匯、轉(zhuǎn)型路徑、規(guī)劃結(jié)果(26-35頁)七、總結(jié)與展望方法總結(jié)、關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)、未來研究方向(36-38頁)八、參考文獻(xiàn)與致謝參考文獻(xiàn)、致謝(39-40頁)計(jì)及能源計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃2/40零碳園區(qū)概念與背景零碳園區(qū)定義空間范圍靈活，小至村落、大至城市，均可作為零碳園區(qū)進(jìn)行規(guī)劃物理界限分明、生態(tài)系統(tǒng)獨(dú)立，計(jì)及碳循環(huán)網(wǎng)絡(luò)和能源網(wǎng)絡(luò)之間的強(qiáng)耦合關(guān)系依靠清潔電能對(duì)用戶側(cè)的全面支持，對(duì)就地實(shí)現(xiàn)源荷自平衡和CO2自吸收提出嚴(yán)格要求雙碳目標(biāo)下的重要性2020年，習(xí)近平主席提出"30·60碳達(dá)峰、碳中和"目標(biāo)零碳園區(qū)是地區(qū)低碳轉(zhuǎn)型規(guī)劃的新型組織形式，著眼于碳中和目標(biāo)的就地實(shí)現(xiàn)零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃將為未來能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型提供可行的框架能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)與機(jī)遇AA挑戰(zhàn)我國尚未完成石油、天然氣替代煤炭的第二次能源革命，卻又面臨以可再生能源為主的第三次能源革命可再生能源發(fā)展零散，尚未形成系統(tǒng)、長效的地區(qū)規(guī)劃模式機(jī)遇十綜合能源系統(tǒng)以多能耦合、能量梯級(jí)利用等優(yōu)勢，助力構(gòu)建新型能源體系十耦合生態(tài)碳匯擴(kuò)張的綜合能源系統(tǒng)長期轉(zhuǎn)型規(guī)劃，能夠建立有效的CO2平衡供求關(guān)系雙碳目標(biāo)與零碳園區(qū)的關(guān)系雙碳目標(biāo)時(shí)間線2020年92020年9月習(xí)近平主席在第75屆聯(lián)合國大會(huì)提出"30·60碳達(dá)峰、碳中和"目標(biāo)2030年2030年碳達(dá)峰目標(biāo)：二氧化碳排放達(dá)到峰值并開始下降計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃442060年碳中和目標(biāo)：碳排放與碳吸收達(dá)到平衡，實(shí)現(xiàn)凈零排放雙碳目標(biāo)對(duì)零碳園區(qū)規(guī)劃的要求電源側(cè)：大力發(fā)展可再生能源發(fā)電，加快清潔能源替代，提升系統(tǒng)應(yīng)對(duì)不確定性的能力能源消費(fèi)側(cè)：推進(jìn)電氣化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)多種能源的整合和協(xié)同互補(bǔ)生態(tài)碳匯：提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力，實(shí)現(xiàn)CO?自吸收能源-碳耦合：建立有效的CO?平衡供求關(guān)系，實(shí)現(xiàn)源荷自平衡田物理界限分明零碳園區(qū)空間范圍靈活，小至村落、大至城生態(tài)系統(tǒng)獨(dú)立有利于實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)網(wǎng)絡(luò)與能源網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)耦合/田物理界限分明零碳園區(qū)空間范圍靈活，小至村落、大至城生態(tài)系統(tǒng)獨(dú)立有利于實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)網(wǎng)絡(luò)與能源網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)耦合/0電力主導(dǎo)依靠清潔電能對(duì)用戶側(cè)的全面支持，促進(jìn)能源電氣化轉(zhuǎn)型雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)為未來能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型提供可行的框架，支撐雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)我國能源現(xiàn)狀分析可再生能源發(fā)展趨勢過去十年，我國風(fēng)電和光伏裝機(jī)增長了8可再生能源發(fā)展趨勢過去十年，我國風(fēng)電和光伏裝機(jī)增長了8倍2022年風(fēng)電新增3763萬千瓦，太陽能發(fā)電新增8741萬千瓦生物質(zhì)發(fā)電新增334萬千瓦，水電新增1507萬千瓦，抽水蓄能新增880萬千瓦電能占比變化趨勢電能具有高效、清潔、友好、便捷及應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)2035年，電能占終端能源消費(fèi)的比重預(yù)計(jì)達(dá)到33%2060年，電能占終端能源消費(fèi)的比重預(yù)計(jì)達(dá)到66%能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀2022年可再生能源新增裝機(jī)1.52億千瓦，占全國新增發(fā)電裝機(jī)的76.2%風(fēng)電、光伏發(fā)電量突破1萬億千瓦時(shí)，達(dá)到1.19萬億千瓦時(shí)占全社會(huì)用電量的13.8%，接近全國城鄉(xiāng)居民生活用電量關(guān)鍵洞察實(shí)現(xiàn)"雙碳"目標(biāo)，能源領(lǐng)域是主戰(zhàn)場，電力行業(yè)是主陣地。我國現(xiàn)有可再生能源發(fā)展零散，尚未形成系統(tǒng)、長效的地區(qū)規(guī)劃模式，亟需提出以電力為主導(dǎo)的地計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃6/40零碳園區(qū)研究現(xiàn)狀國內(nèi)外零碳園區(qū)相關(guān)研究主要集中在以下三個(gè)方向可再生能源不確定性針對(duì)分布式光伏輸出的隨機(jī)性和波動(dòng)性特點(diǎn)，研究其對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃的影響不確定性處理方法：點(diǎn)預(yù)測法、場景法、機(jī)會(huì)約束法和不確定集法兩階段魯棒優(yōu)化方法在可再生能源規(guī)劃中的應(yīng)用，平衡經(jīng)濟(jì)性與魯棒性全景時(shí)間序列模型與逐小時(shí)運(yùn)行模擬技術(shù)的發(fā)展零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃零碳園區(qū)作為地區(qū)低碳轉(zhuǎn)型規(guī)劃的新型組織形式，物理界限分明、生態(tài)系統(tǒng)獨(dú)立將碳排放成本嵌入目標(biāo)函數(shù)，在碳排放與投建成本間尋求最優(yōu)規(guī)劃100%可再生能源電力系統(tǒng)的探索研究，如風(fēng)、光、水、儲(chǔ)能和需求側(cè)響應(yīng)耦合考慮可再生能源分布、資源可用量和開發(fā)速度的實(shí)用性研究能源-碳耦合系統(tǒng)規(guī)劃碳捕集系統(tǒng)(CCS)、直接空氣捕集(DAC)技術(shù)在能源行業(yè)碳中和中的應(yīng)用具有碳捕獲和儲(chǔ)存功能的生物能源(BECCS)作為固碳技術(shù)的研究生態(tài)碳匯在碳減排中的重要作用，數(shù)據(jù)顯示中國陸地碳匯年均碳儲(chǔ)量為1.11±0.38Mkg基于造林成本法的碳中和成本估算模型，分析城市固碳成本分析計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃7/40可再生能源不確定性研究現(xiàn)狀處理可再生能源不確定性的四類主要方法場景法包括概率建模、模糊建模、場景法包括概率建模、模糊建模、區(qū)間建模和多場景分析以不確定變量的概率分布可知為前提采用大量典型預(yù)測場景表示不確定出力可保留時(shí)序信息和極值特點(diǎn)，提高投資計(jì)劃準(zhǔn)確性采用單一功率預(yù)測曲線表征風(fēng)電等變量的不確定性如改進(jìn)的乘法自回歸綜合移動(dòng)平均短期負(fù)荷預(yù)測方法忽略大量隨機(jī)信息，本質(zhì)上屬于確定性方法優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算簡單；缺點(diǎn)：精確度有限機(jī)會(huì)約束法通常與魯棒優(yōu)化相配合，機(jī)會(huì)約束法通常與魯棒優(yōu)化相配合，更關(guān)注不確定性變量的邊界信息包括盒式不確定集(BUS)、橢球不確定集(EUS)和多面體不確定集(PUS)不需建立精確預(yù)測模型，僅需統(tǒng)計(jì)波動(dòng)范圍優(yōu)點(diǎn)：魯棒性強(qiáng)；缺點(diǎn)：可能過于保守允許在一定置信水平下出現(xiàn)不滿足約束的規(guī)劃優(yōu)化可基于場景縮減的典型日選擇方法在內(nèi)層模型中引入機(jī)會(huì)約束，利用概率約束代替?zhèn)鹘y(tǒng)確定約束缺點(diǎn)：未考慮不確定因素波動(dòng)的極端場景，魯棒性較差研究趨勢：兩階段魯棒規(guī)劃模型結(jié)合運(yùn)行模擬，既保證規(guī)劃魯棒性，又避免過于保守計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃8/40零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃研究現(xiàn)狀100%可再生能源探索100%可再生能源探索采用風(fēng)、光、水、儲(chǔ)能和需求側(cè)響應(yīng)耦合，解決系統(tǒng)可靠性問題多類型分布式發(fā)電和蓄電池儲(chǔ)能的隨機(jī)有源配電網(wǎng)規(guī)劃模型共享太陽能+儲(chǔ)能系統(tǒng)集體的長/短期規(guī)劃框架，確保集體福利最大化文獻(xiàn)[31-33]多能源互補(bǔ)系統(tǒng)規(guī)劃通過小型孤立能源系統(tǒng)互聯(lián)，增加可再生能源總體滲透水平考慮傳統(tǒng)化石能源和可再生能源適當(dāng)組合，保障系統(tǒng)穩(wěn)定性探索多種能源轉(zhuǎn)型路徑，結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)深度脫碳文獻(xiàn)[34-36]碳排放成本嵌入將碳排放成本嵌入目標(biāo)函數(shù)，在成本優(yōu)化與減排效果間尋求平衡考慮電網(wǎng)建造、運(yùn)行、維護(hù)及報(bào)廢等全生命周期碳排放協(xié)同考慮污染物治理成本和碳排放權(quán)收益，提升規(guī)劃經(jīng)濟(jì)性文獻(xiàn)[28-30]研究挑戰(zhàn)與不足現(xiàn)有研究多集中于對(duì)目標(biāo)函數(shù)中碳排放成本的小幅優(yōu)化，或?qū)?00%新能源系統(tǒng)的盲目追求，尚缺乏對(duì)生態(tài)碳匯的考慮；能源電氣化轉(zhuǎn)型研究相對(duì)粗放，難以匹配綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃的運(yùn)行精度，難以實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)網(wǎng)絡(luò)與能源網(wǎng)絡(luò)的深度耦合。計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃9/40能源-碳耦合系統(tǒng)規(guī)劃研究現(xiàn)狀傳統(tǒng)低碳規(guī)劃主要關(guān)注碳排放源，缺乏對(duì)生態(tài)碳匯的考慮，而能源-碳耦合系統(tǒng)規(guī)劃將兩者結(jié)合，形成更全面的解決方案。生物能源應(yīng)用生物能源應(yīng)用具有碳捕獲和儲(chǔ)存功能的生物能源(BECCS)是常見的固碳技術(shù)生物質(zhì)能夠直接燃燒或轉(zhuǎn)化為生物甲烷，結(jié)合CCS技術(shù)實(shí)現(xiàn)負(fù)排放可通過在生物甲烷中添加氫氣，利用生物質(zhì)中多余的碳原子提高效率文獻(xiàn)[51]評(píng)估了BECCS在工業(yè)部門的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能生態(tài)碳匯研究植被在吸收大氣CO2方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用2010-2016年，中國陸地碳匯年均碳儲(chǔ)量為1.11±0.38Mt，相當(dāng)于同期碳排放量的45%植樹造林被認(rèn)為是最有效和最環(huán)保的碳減排措施碳捕集技術(shù)碳捕集系統(tǒng)(CCS)和直接空氣捕集(DAC)技術(shù)應(yīng)用于能源行業(yè)碳中和文獻(xiàn)[46]論證了經(jīng)過CCS改造的燃煤機(jī)組實(shí)現(xiàn)零碳排放的可行性同時(shí)配置CCS和DAC設(shè)備能在保持經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)達(dá)到最高CO2捕獲率研究不足與發(fā)展方向>能源電氣化轉(zhuǎn)型研究相對(duì)粗放，難以匹配綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃的運(yùn)行精度生態(tài)碳匯難以精確服務(wù)于雙碳目標(biāo)的就地實(shí)現(xiàn)>傳統(tǒng)低碳規(guī)劃多集中于對(duì)目標(biāo)函數(shù)中碳排放成本的小幅優(yōu)化>能源電氣化轉(zhuǎn)型研究相對(duì)粗放，難以匹配綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃的運(yùn)行精度生態(tài)碳匯難以精確服務(wù)于雙碳目標(biāo)的就地實(shí)現(xiàn)計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃10/40零碳園區(qū)規(guī)劃的關(guān)鍵問題能源-碳耦合長期規(guī)劃需要建立計(jì)及碳循環(huán)的綜合能源樞紐模型能源-碳耦合長期規(guī)劃需要建立計(jì)及碳循環(huán)的綜合能源樞紐模型生態(tài)碳匯逐年生長固碳模型需進(jìn)一步研究不同轉(zhuǎn)型路徑的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性需平衡考量能源轉(zhuǎn)型規(guī)劃與生態(tài)固碳的深度耦合仍是研究難點(diǎn)可再生能源不確定性分布式光伏發(fā)電具有隨機(jī)性、波動(dòng)性的出力特點(diǎn)接入規(guī)模增加使電力系統(tǒng)運(yùn)行波動(dòng)性和不確定性顯著增強(qiáng)需要計(jì)及運(yùn)行模擬進(jìn)行規(guī)劃，確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行傳統(tǒng)確定性規(guī)劃方法難以應(yīng)對(duì)新型電力系統(tǒng)隨機(jī)波動(dòng)特性需要建立零碳園區(qū)碳足跡核算體系，計(jì)及植被信息和能流特性電-碳耦合視角下的低碳需求響應(yīng)機(jī)制有待完善柔性碳匯與柔性碳源的協(xié)同優(yōu)化需要深入研究電-碳耦合運(yùn)行模擬需要有效處理運(yùn)行層面不確定性零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃需同時(shí)解決上述三大問題，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)、綜合能源系統(tǒng)與生態(tài)碳匯的協(xié)同優(yōu)化計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃11/40零碳園區(qū)規(guī)劃的研究框架第一層次：電力系統(tǒng)兩階段魯棒規(guī)劃針對(duì)大規(guī)模可再生能源接入帶來的不確定性問題，計(jì)及電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬，建立基于兩階段魯棒優(yōu)化的電力系統(tǒng)規(guī)劃模型，確保規(guī)劃方案在全時(shí)段運(yùn)行模擬中滿足安全運(yùn)行約束。第二層次：電-碳耦合運(yùn)行的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃考慮植被信息以及能量流，提出零碳園區(qū)碳足跡核算體系以及基于低碳需求響應(yīng)的電-碳耦合運(yùn)行模擬模型，建立考慮多重不確定性的兩階段魯棒規(guī)劃模型。第三層次：能源-碳耦合運(yùn)行的零碳園區(qū)逐年轉(zhuǎn)型規(guī)劃建立計(jì)及碳循環(huán)的綜合能源樞紐模型，對(duì)電力、天然氣、熱力等能量流和碳流進(jìn)行耦合分析，提出碳排放約束下以總規(guī)劃和運(yùn)行成本最小為目標(biāo)函數(shù)的長期轉(zhuǎn)型規(guī)劃模型。計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃12/40電力系統(tǒng)兩階段魯棒規(guī)劃面對(duì)高比例可再生能源接入帶來的不確定性挑戰(zhàn)，兩階段魯棒規(guī)劃方法能夠有效處理電力系統(tǒng)規(guī)劃中的不確定因素，確保規(guī)劃方案在全時(shí)段運(yùn)行模擬中滿足安全運(yùn)行約束。不確定因素光伏出力的隨機(jī)性與波動(dòng)性負(fù)荷需求的不確定性不確定因素光伏出力的隨機(jī)性與波動(dòng)性負(fù)荷需求的不確定性風(fēng)電出力的不確定性通過不確定集進(jìn)行建模第二階段：運(yùn)行模擬"Wait-and-See"變量，在不確定因素實(shí)現(xiàn)后決策優(yōu)化運(yùn)行變量，進(jìn)行全時(shí)段運(yùn)行模擬識(shí)別最劣情況，修正規(guī)劃結(jié)果目標(biāo)：最小化運(yùn)行成本第一階段：投資決策"Here-and-Now"變量，在不確定因素實(shí)現(xiàn)前決策決定光伏、儲(chǔ)能等設(shè)備的容量配置考慮最大可建容量約束目標(biāo)：最小化投資成本兩階段魯棒規(guī)劃的優(yōu)勢平衡經(jīng)濟(jì)性與魯棒性，避免過度保守具有反饋機(jī)制，可針對(duì)不確定性調(diào)整確保規(guī)劃方案具有適度的魯棒性不確定集的建模方法在魯棒規(guī)劃中，不確定集合的準(zhǔn)確程度直接影響求解結(jié)果的準(zhǔn)確性盒式不確定集最常用的不確定度表達(dá)形式，具有簡單的形式和線性結(jié)構(gòu)。$$D$$D=\left\{d_i:d_i^{min}\leqd_i\leqd_i^{max},\\foralli\inI\right\}$$不確定參數(shù)在邊界點(diǎn)處確定可涵蓋內(nèi)部不確定因素的任何變化A可能導(dǎo)致規(guī)劃策略過于保守A現(xiàn)實(shí)中幾乎不可能所有不確定因素同時(shí)到達(dá)邊界橢球不確定集計(jì)及了多個(gè)不確定日的耦合效果，可適應(yīng)更復(fù)雜的不確定性場景。$$D=\left\{\boldsymbolz3jilz61osys:\left(\boldsymbolz3jilz61osys-\overline{\boldsymbolz3jilz61osys}\right)^T\boldsymbol{R}^{-1}\left(\boldsymbolz3jilz61osys-\overline{\boldsymbolz3jilz61osys}\right)\leq\boldsymbol{\Gamma},\\foralli\inI\right\}$$R表示協(xié)方差矩陣，d表示不確定因素預(yù)測值向量多面體不確定集集合了BUS和EUS的優(yōu)勢，有簡單線性結(jié)構(gòu)，魯棒性便于靈活控制。$$D=\left\{\begin{aligned}d_i:d_i=d_i^e+z_id_i^h,\\foralli\inI\\\|z_i|\varGamma\end{aligned}\right\}$$$$d_i^e=0.5(d_i^{min}+d_i^{max})$$$$d_i^h=0.5(d_i^{min}-d_i^{max})$$Γ值越大，規(guī)劃結(jié)果魯棒性越強(qiáng)Γ=0時(shí)，轉(zhuǎn)化為確定性模型Γ=1時(shí)，轉(zhuǎn)化為BUS模型，魯棒性最高實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性與魯棒性的平衡通過調(diào)整Γ可靈活控制優(yōu)化結(jié)果的魯棒性A可轉(zhuǎn)化為二階錐形式簡化求解計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃A轉(zhuǎn)化條件嚴(yán)格，實(shí)際工程中難以應(yīng)用13/40光伏出力與負(fù)荷功率的不確定性表述多面體不確定集(PUS)idih,?i∈I;負(fù)荷功率不確定性表述負(fù)荷功率不確定性表述不同時(shí)間、地點(diǎn)的光照強(qiáng)度不同，光伏對(duì)應(yīng)的輸出功率也不不同時(shí)間、地點(diǎn)的光照強(qiáng)度不同，光伏對(duì)應(yīng)的輸出功率也不同。光伏發(fā)電PUS建模表pv,tpv,tbpv,tup,bpv,tdown∈{0,1}Ppv,t=pv,t+bpv,tupΔPpv,tmax-bpv,tdownΔPpv,tmaxbpv,tup+bpv,tdown≤1∑t=1T|bpv,tup+bpv,tdown|≤Γpv0≤ΔPl,t≤ΔPl,tmaxbl,tup,bl,tdown∈{0,1}Pl,t=l,t+bl,tupΔPl,tmax-bl,tdownΔPl,tmaxbl,tup+bl,tdown≤1∑t=1T|bl,tup+bl,tdown|≤Γl其中：Ppv,t、pv,t分別為光伏輸出功率的實(shí)際值和預(yù)測值；ΔPpv,t、ΔPpv,tmax分別為光伏輸出功率的波動(dòng)值和波動(dòng)上限；Γpv為光伏出力波動(dòng)的不確定度預(yù)算。其中：Pl,t其中：Ppv,t、pv,t分別為光伏輸出功率的實(shí)際值和預(yù)測值；ΔPpv,t、ΔPpv,tmax分別為光伏輸出功率的波動(dòng)值和波動(dòng)上限；Γpv為光伏出力波動(dòng)的不確定度預(yù)算。電力系統(tǒng)規(guī)劃模型建立綜合成本最小化，包括投資成本和運(yùn)行成本：投資成本：r為貼現(xiàn)率，l為使用年限，s為設(shè)備投建容量，c為單位建設(shè)成本包含設(shè)備運(yùn)行成本、切負(fù)荷成本、儲(chǔ)能充放電成本、電能交易成本minCsys=Cinv+Coper約束條件規(guī)劃投資約束：設(shè)備可建容量約束：設(shè)備可建容量約束：si,j,max為節(jié)點(diǎn)i允許安裝j設(shè)備的最大容量光伏機(jī)組出力約束有功功率平衡約束供電充裕度約束線路傳輸容量約束節(jié)點(diǎn)電壓幅值約束兩階段魯棒模型的建立..兩階段魯棒優(yōu)化第一階段決策變量在不確定參數(shù)前確定第二階段在不確定參數(shù)實(shí)現(xiàn)后再?zèng)Q策具有反饋機(jī)制，減少了保守性更符合電力系統(tǒng)規(guī)劃-運(yùn)行的實(shí)際情況f(x,y,d)靜態(tài)魯棒優(yōu)化決策變量在不確定參數(shù)實(shí)現(xiàn)前確定不具有反饋機(jī)制為保證滿足所有不確定情況，結(jié)果過于保守極大增加規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)成本d電力系統(tǒng)規(guī)劃-運(yùn)行一體化兩階段魯棒模型uuy第一階段：投資決策，確定光伏、儲(chǔ)能等設(shè)備容量配置第二階段：運(yùn)行模擬，在多種不確定情況下尋找最劣情況決策變量：規(guī)劃階段變量x={si,j}，運(yùn)行階段變量求解方法分類兩階段魯棒優(yōu)化模型主要通過以下兩類方法求解：>分解算法：Benders分解、C&求解方法分類兩階段魯棒優(yōu)化模型主要通過以下兩類方法求解：>分解算法：Benders分解、C&CG分解、異質(zhì)分解和基于近似牛頓方向的算法>智能算法：遺傳算法、粒子群算法等C&CG分解算法列和約束生成(ColumnandConstraintGeneration,C&CG)分解算法是求解兩階段魯棒優(yōu)化模型的有效方法，特點(diǎn)如下：>通過主問題與子問題的迭代求解，確保規(guī)劃方案在全時(shí)段運(yùn)行模擬中滿足安全運(yùn)行約束>保證規(guī)劃策略具有適度的魯棒性，平衡系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性與安全性>有效處理電力系統(tǒng)規(guī)劃-運(yùn)行一體化問題中的不確定性C&CG算法流程1初始化上下界，設(shè)置收斂精度C&CG算法流程1初始化上下界，設(shè)置收斂精度2主問題求解，確定投資決策變量3子問題求解，驗(yàn)證規(guī)劃方案可行性電-碳耦合運(yùn)行的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃電-碳耦合關(guān)系立足電-碳耦合角度，考慮植被信息以及能流特性，建立零碳園區(qū)碳足跡核算體系與低碳需求響應(yīng)的電-碳耦合運(yùn)行模型碳足跡核算體系整合生態(tài)碳匯核算電-碳耦合關(guān)系立足電-碳耦合角度，考慮植被信息以及能流特性，建立零碳園區(qū)碳足跡核算體系與低碳需求響應(yīng)的電-碳耦合運(yùn)行模型碳足跡核算體系整合生態(tài)碳匯核算、全生命周期電力生產(chǎn)碳源核算以及能源生產(chǎn)碳源核算，形成完整的零碳園區(qū)碳足跡核算方法低碳需求響應(yīng)基于低碳需求響應(yīng)機(jī)制，考慮柔性碳匯與碳源的特性，協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)規(guī)劃與碳排放控制兩階段魯棒規(guī)劃模型第一階段：決策電氣化轉(zhuǎn)型比例及電網(wǎng)規(guī)劃方案兩階段魯棒規(guī)劃模型第一階段：決策電氣化轉(zhuǎn)型比例及電網(wǎng)規(guī)劃方案第二階段：通過電-碳耦合運(yùn)行模擬決定運(yùn)行變量實(shí)現(xiàn)逐小時(shí)電-碳耦合運(yùn)行模擬，處理運(yùn)行層面不確定性轉(zhuǎn)型規(guī)劃目標(biāo)與效果優(yōu)化區(qū)域能源結(jié)構(gòu)，推動(dòng)電力系統(tǒng)與碳排放控制的協(xié)同降低凈碳排放量，所提模型可使園區(qū)凈碳排放量下降66%為地區(qū)能源轉(zhuǎn)型策略提供全面的技術(shù)支持計(jì)及能源計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃18/40計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃19/40零碳園區(qū)碳足跡核算體系零碳園區(qū)碳足跡核算體系能源生產(chǎn)碳源核算化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2能源生產(chǎn)碳源核算化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2排放計(jì)算考慮能源轉(zhuǎn)換過程中的碳排放因子協(xié)同考慮污染物治理成本和碳排放權(quán)收益全生命周期電力生產(chǎn)碳源核算考慮電網(wǎng)建造、運(yùn)行、維護(hù)及報(bào)廢等過程的碳排放將各環(huán)節(jié)碳排放價(jià)格嵌入到成本優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)中建立面向低碳的電網(wǎng)規(guī)劃與投資決策模型生態(tài)碳匯核算植被通過光合作用吸收CO2，是重要的碳固定手段生態(tài)碳匯固碳量計(jì)算公式：基于植被面積、固碳速率和時(shí)間中國森林碳匯年均碳儲(chǔ)量為1.11±0.38Mkg，相當(dāng)于碳排放量的45%通過綜合考量碳源與碳匯，實(shí)現(xiàn)零碳園區(qū)碳足跡的精確核算，為區(qū)域能源轉(zhuǎn)型提供支持低碳需求響應(yīng)機(jī)制空氣質(zhì)量與ω對(duì)應(yīng)關(guān)系空氣質(zhì)量空氣質(zhì)量與ω對(duì)應(yīng)關(guān)系空氣質(zhì)量CO2濃度(ppm)GHSL.tω優(yōu)良<4300.7-0.8430-4500.8-0.9輕度污染450-4700.9-1.0中度污染470-4901.0-1.10.9重度污染>4900.7低碳需求響應(yīng)定義低碳需求響應(yīng)是一種基于碳足跡的電力需求調(diào)節(jié)機(jī)制，通過向用戶發(fā)送碳排放信號(hào)，引導(dǎo)用戶調(diào)整用電行為，實(shí)現(xiàn)電-碳耦合系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化。小時(shí)碳承載指數(shù)小時(shí)碳承載指數(shù)(ω)是衡量電力系統(tǒng)碳排放狀態(tài)的關(guān)鍵指標(biāo)，反映當(dāng)前時(shí)刻系統(tǒng)的碳排放壓力。用戶行為調(diào)整機(jī)制·基于空氣質(zhì)量與CO2濃度建立對(duì)應(yīng)關(guān)系用戶行為調(diào)整機(jī)制·ω值范圍：0.7（嚴(yán)重污染）至1.3（優(yōu)良狀態(tài)）·用于動(dòng)態(tài)調(diào)整用戶的用電行為及電價(jià)·價(jià)格激勵(lì)：基于碳承載指數(shù)調(diào)整實(shí)時(shí)電價(jià)，引導(dǎo)用電行為·負(fù)荷調(diào)整：用戶根據(jù)價(jià)格信號(hào)平移、削減或增加用電負(fù)荷·彈性系數(shù)：量化用戶對(duì)碳價(jià)格信號(hào)的響應(yīng)敏感度·效益平衡：在降低碳排放的同時(shí)保障用戶基本用電需求柔性碳匯與碳源分析與建模碳匯與碳源分類.柔性碳匯分析碳匯與碳源分類··生態(tài)碳匯特性：白天進(jìn)行光合作用吸收CO2，夜間通過呼吸作用釋放·柔性特征：固碳能力隨時(shí)間、天氣、植被類型等因素變化·其他碳匯：DAC設(shè)備、CCS-GT捕集技術(shù)等生態(tài)碳匯數(shù)學(xué)模型：生態(tài)碳匯數(shù)學(xué)模型：其中，Csink,t為t時(shí)刻碳匯固碳量，αveg為植被固碳系數(shù)，f(It,Tt)為與光照強(qiáng)度和溫度相關(guān)的函數(shù)，Aveg為植被面積電-碳耦合關(guān)系電-碳耦合關(guān)系碳匯系統(tǒng)·碳匯系統(tǒng)·化石能源特性：消費(fèi)過程產(chǎn)生CO2排放，與能源使用量直接相關(guān)·柔性特征：通過需求響應(yīng)、負(fù)荷轉(zhuǎn)移等方式調(diào)整排放時(shí)間和強(qiáng)度·碳源類型：電力系統(tǒng)運(yùn)行、設(shè)備全生命周期、化石能源產(chǎn)品等柔性碳源數(shù)學(xué)模型：柔性碳源數(shù)學(xué)模型：電力主導(dǎo)的零碳園區(qū)規(guī)劃-運(yùn)行模型兩階段魯棒規(guī)劃模型構(gòu)建考慮多重不確定性的兩階段魯棒規(guī)劃模型，有效處理運(yùn)行層面不確定性對(duì)規(guī)劃結(jié)果的影響，實(shí)現(xiàn)零碳園區(qū)電-碳耦合規(guī)劃與運(yùn)行一體化設(shè)1第一階段決策1第一階段決策電氣化轉(zhuǎn)型比例決策電網(wǎng)規(guī)劃方案制定設(shè)備投資優(yōu)化配置2第二階段決策電-碳耦合運(yùn)行模擬逐小時(shí)運(yùn)行變量決策運(yùn)行成本最小化.應(yīng)對(duì)多種不確定性降低凈碳排放規(guī)劃-運(yùn)行一體化模型特點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)通過兩階段魯棒優(yōu)化，處理光伏出力、負(fù)荷需求等多種不確定因素基于低碳需求響應(yīng)的電-碳耦合運(yùn)行模型將電氣化轉(zhuǎn)型規(guī)劃與電-碳耦合運(yùn)行相結(jié)合，優(yōu)化區(qū)域能源結(jié)構(gòu)計(jì)及柔性碳匯與碳源的綜合平衡機(jī)制實(shí)現(xiàn)逐小時(shí)電-碳耦合運(yùn)行模擬，有效辨識(shí)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃投資與運(yùn)行成本協(xié)同優(yōu)化的綜合決策模型計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃22/40電-碳耦合規(guī)劃案例分析算例設(shè)置算例設(shè)置建立考慮多重不確定性的兩階段魯棒規(guī)劃模型，在第一階段決策電氣化轉(zhuǎn)型比例以及電網(wǎng)規(guī)劃方案，在第二階段通過電-碳耦合運(yùn)行模擬決定運(yùn)行變量。田四種情景邊界條件模型優(yōu)勢有效處理運(yùn)行層面不確定性對(duì)規(guī)劃結(jié)果的影響考慮植被信息以及能流特性的零碳園區(qū)碳足跡核算基于低碳需求響應(yīng)的電-碳耦合運(yùn)行模擬規(guī)劃園區(qū)四種情景下的CO2排放量凈碳排放量下降凈碳排放量下降66%通過所提模型，園區(qū)凈碳排放量顯著降低，優(yōu)化區(qū)域能源結(jié)構(gòu)，為地區(qū)能源轉(zhuǎn)型提供戰(zhàn)略支持。ssss所提模型能夠有效處理運(yùn)行層面不確定性，優(yōu)化區(qū)域能源結(jié)構(gòu)、降低凈碳排放量，為地區(qū)能源轉(zhuǎn)型策略提供支持。計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃24/40轉(zhuǎn)型規(guī)劃結(jié)果分析不同情景下電力系統(tǒng)裝機(jī)容量規(guī)劃結(jié)果不同情景下電力系統(tǒng)裝機(jī)容量規(guī)劃結(jié)果規(guī)劃方案主要成效所提電-碳耦合模型使園區(qū)凈碳排放量下降66%，有效優(yōu)化區(qū)域能源結(jié)構(gòu)通過電氣化轉(zhuǎn)型與低碳需求響應(yīng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域能源系統(tǒng)的深度轉(zhuǎn)型考慮多重不確定性的兩階段魯棒規(guī)劃模型有效處理運(yùn)行層面不確定性環(huán)境效益通過優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和設(shè)備配置，系統(tǒng)碳排放強(qiáng)環(huán)境效益通過優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和設(shè)備配置，系統(tǒng)碳排放強(qiáng)度大幅降低，為地區(qū)能源轉(zhuǎn)型提供戰(zhàn)略支持經(jīng)濟(jì)效益減排的同時(shí)兼顧系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)性方案分析情景4采用高比例光伏與儲(chǔ)能配置，碳減排效果最佳情景2和情景3增加CCS-GT容量，提高系統(tǒng)靈活性DAC設(shè)備在情景3和情景4中配置較多，增強(qiáng)碳捕集能力電-碳耦合運(yùn)行分析不同情景下碳排放、成本與電價(jià)關(guān)系電-碳耦合運(yùn)行機(jī)制不同情景下碳排放、成本與電價(jià)關(guān)系電-碳耦合運(yùn)行機(jī)制電-碳耦合運(yùn)行模型通過低碳需求響應(yīng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)與碳排放控制的協(xié)同優(yōu)化，有效平衡經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。模型考慮柔性碳匯（如植被固碳）與柔性碳源（如可調(diào)節(jié)碳排放構(gòu)建全面的碳足跡核算體系。運(yùn)行效果分析碳減排效果顯著所提模型使園區(qū)凈碳排放量下降66%，優(yōu)化區(qū)域能源結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保平衡通過低碳需求響應(yīng)調(diào)節(jié)用電行為，實(shí)現(xiàn)成本與碳排放的協(xié)同優(yōu)化生態(tài)碳匯有效利用植被碳匯與電力系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行，增強(qiáng)系統(tǒng)彈性和環(huán)境友好性運(yùn)行結(jié)果與分析運(yùn)行結(jié)果與分析電-碳耦合運(yùn)行可實(shí)現(xiàn)碳排放與供能成本的最優(yōu)平衡低碳需求響應(yīng)機(jī)制有效引導(dǎo)用戶參與碳減排模型為地區(qū)能源轉(zhuǎn)型策略提供有力支持未來研究方向：進(jìn)一步優(yōu)化電-碳耦合運(yùn)行策略，提升系統(tǒng)靈活性逐小時(shí)電-碳耦合運(yùn)行模擬，有效應(yīng)對(duì)可再生能源波動(dòng)性計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃25/40能源-碳耦合運(yùn)行的零碳園區(qū)逐年轉(zhuǎn)型規(guī)劃零碳園區(qū)長期轉(zhuǎn)型規(guī)劃通過能源-碳耦合視角，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)與碳循環(huán)的深度融合，建立計(jì)及碳循環(huán)的綜合能源樞紐模型，對(duì)電力、天然氣、熱力等能量流和碳流進(jìn)行耦合分析。碳循環(huán)網(wǎng)絡(luò)碳源排放與生態(tài)碳匯固碳平衡能源系統(tǒng)碳循環(huán)網(wǎng)絡(luò)碳源排放與生態(tài)碳匯固碳平衡電力、天然氣、熱力等多能源協(xié)同能源-碳耦合樞紐經(jīng)濟(jì)環(huán)保平衡.對(duì)逐年轉(zhuǎn)型路徑進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃期內(nèi)碳排放平穩(wěn)過渡碳排放約束下以總規(guī)劃和運(yùn)營成本最小為目標(biāo)函數(shù)的長期轉(zhuǎn)型規(guī)劃對(duì)逐年轉(zhuǎn)型路徑進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃期內(nèi)碳排放平穩(wěn)過渡碳排放約束下以總規(guī)劃和運(yùn)營成本最小為目標(biāo)函數(shù)的長期轉(zhuǎn)型規(guī)劃規(guī)劃效益研究表明，與不計(jì)及生態(tài)碳匯固碳的情況相比，通過植樹造林實(shí)現(xiàn)生態(tài)碳匯的擴(kuò)張，最高可以使能源系統(tǒng)降低36%的轉(zhuǎn)型規(guī)劃成本。碳循環(huán)的綜合能源樞紐模型CCCC-EH模型定義與目標(biāo)碳循環(huán)的綜合能源樞紐模型(CarbonCycle-EnergyHub，CC-EH)是一種深度耦合能量流與碳流的模型框架，旨在實(shí)現(xiàn)碳源與碳匯的平衡，支撐零碳園區(qū)規(guī)劃決策。碳流耦合碳流耦合將碳循環(huán)網(wǎng)絡(luò)與能源網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行耦用與能源系統(tǒng)的碳排放關(guān)系晶能量流集成實(shí)現(xiàn)電力、天然氣、熱力等多種利用效率模型關(guān)鍵特征模型關(guān)鍵特征多能源形式協(xié)同：電能、熱能、燃?xì)獾榷喾N能源形式的互補(bǔ)轉(zhuǎn)化生態(tài)碳匯整合：將植被的固碳能力納入碳平衡計(jì)算碳捕集技術(shù)：結(jié)合CCS、DAC等技術(shù)實(shí)現(xiàn)碳減排經(jīng)濟(jì)-環(huán)境平衡：優(yōu)化規(guī)劃方案，在降低碳排放的同時(shí)控制成本區(qū)域能源-碳流耦合示意圖區(qū)域能源平衡示意圖區(qū)域能源-碳流耦合示意圖區(qū)域能源平衡示意圖.電力流.熱力流.天然氣流.碳流生態(tài)碳匯逐年生長模型生態(tài)碳匯模型概述生態(tài)碳匯是實(shí)現(xiàn)"雙碳"目標(biāo)的重要手段，可提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力植被在吸收大氣CO?方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，可以完全抵消與化石燃料相關(guān)的CO?排放考慮生物量逐年增長的固碳模型，能夠精確預(yù)測生態(tài)碳匯隨時(shí)間的變化規(guī)律數(shù)學(xué)模型與參數(shù)植被逐年生長模型考慮樹齡的增長和有機(jī)物的投入，描述固碳速度的變化中國陸地碳匯的年均碳儲(chǔ)量為1.11±0.38Mkg，相當(dāng)于同期碳排放量的45%植被固碳速度的增長與造林過程的推進(jìn)是異步的，與種植時(shí)間相比較為滯后碳匯生長曲線生態(tài)碳匯固碳應(yīng)用價(jià)值：碳匯生長曲線生態(tài)碳匯固碳應(yīng)用價(jià)值：南寧市2023-2060年增加造林面積約32354公頃，生態(tài)碳匯總固碳量約693.21Mt可抵消園區(qū)同期能源系統(tǒng)總二氧化碳排放量的55.31%考慮生態(tài)碳匯的固碳能力，最高可幫助能源系統(tǒng)節(jié)約36%的規(guī)劃成本計(jì)及能源計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃28/40計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃29/40轉(zhuǎn)型路徑建模框架轉(zhuǎn)型路徑表示零碳園區(qū)從當(dāng)前狀態(tài)到目標(biāo)年（2060年）碳中和目標(biāo)轉(zhuǎn)型路徑建?？蚣苻D(zhuǎn)型路徑表示零碳園區(qū)從當(dāng)前狀態(tài)到目標(biāo)年（2060年）碳中和目標(biāo)的逐年變化軌跡基于冪函數(shù)模型的轉(zhuǎn)型路徑數(shù)學(xué)表達(dá)式：Et=Estart-(Estart-Eend)×(t/T)p其中，Et為t年的碳排放量，Estart為起始年碳排放量，Eend為目標(biāo)年碳排放不同p值對(duì)應(yīng)不同轉(zhuǎn)型路徑特性：·p=1：均勻轉(zhuǎn)型路徑，碳排放線性下降·p<1：預(yù)加速轉(zhuǎn)型路徑，前期減排力度大·p>1：后加速轉(zhuǎn)型路徑，后期減排力度大不同轉(zhuǎn)型路徑對(duì)比●均勻轉(zhuǎn)型(p=不同轉(zhuǎn)型路徑對(duì)比●均勻轉(zhuǎn)型(p=1)●預(yù)加速轉(zhuǎn)型(p=0.8).后加速轉(zhuǎn)型(p=1.2)轉(zhuǎn)型路徑選擇的意義不同轉(zhuǎn)型路徑影響規(guī)劃期內(nèi)的累計(jì)碳排放量、總規(guī)劃成本和平均供能成本后加速轉(zhuǎn)型路徑可利用技術(shù)成本隨時(shí)間下降的優(yōu)勢，降低總體規(guī)劃成本預(yù)加速轉(zhuǎn)型路徑可減少規(guī)劃期內(nèi)的碳排放總量，提前實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益長期轉(zhuǎn)型規(guī)劃模型碳排放約束年度碳排放量必須滿足減排路徑要求：CEy碳排放約束年度碳排放量必須滿足減排路徑要求：CEy?CSy≤CEtarCEy:第y年的碳排放量總規(guī)劃和運(yùn)行成本最小化：cinv:設(shè)備投資成本coper:設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本cforest:造林成本Ay:造林面積求解方法求解方法通過線性化處理復(fù)雜約束利用多時(shí)間尺度分解加速計(jì)算采用典型日聚類降低計(jì)算復(fù)雜度通過規(guī)劃-運(yùn)行迭代優(yōu)化方案 模型能有效平衡生態(tài)碳匯與能源系統(tǒng)的協(xié)同發(fā)展支持多種轉(zhuǎn)型路徑的比生態(tài)碳匯模型考慮生物量逐年增長的固碳能力：其中f(a)表示樹齡為a年的單位面積林地的年固碳量，CSy表示第y年的碳匯總量計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃31/40案例分析：六大典型城市規(guī)劃結(jié)果六個(gè)典型城市代表了中國不同地理區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源稟賦情況西安華北地區(qū)代表植被覆蓋率:67.38%可再生能源滲透率:68.12%宜昌華中地區(qū)代表植被覆蓋率:71.48%可再生能源滲透率:75.01%呼和浩特呼和浩特西北地區(qū)代表植被覆蓋率:33.76%可再生能源滲透率:79.81%南寧華南地區(qū)代表植被覆蓋率:63.42%可再生能源滲透率:71.06%2023-2060年累計(jì)規(guī)劃成本（億元）2023-2060年累計(jì)規(guī)劃成本（億元）沈陽東北地區(qū)代表植被覆蓋率:54.34%可再生能源滲透率:70.92%成都西南地區(qū)代表植被覆蓋率:69.25%可再生能源滲透率:73.42%關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)六個(gè)典型城市均可實(shí)現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo)可再生能源滲透率普遍達(dá)到68~79%南寧等植被豐富地區(qū)轉(zhuǎn)型成本低，凈碳排放最少沈陽、宜昌和成都等重工業(yè)區(qū)域轉(zhuǎn)型成本較高計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃32/402060年典型城市設(shè)備裝機(jī)容量城市WT(MW)GT(MW)TUCCS(MW)CHP(MW)P2G(MW)CB/OB(MW)植被(ha)GS(MWh)西安7001743268163727863927681077沈陽112881222738059579687964334426988122797205南寧50414809787474670022271424439碳匯與儲(chǔ)能配置特點(diǎn)碳匯與儲(chǔ)能配置特點(diǎn)宜昌擁有最大的植被面積（1501080h）南寧次之（1424439h）呼和浩特和沈陽DAC設(shè)備容量最大分別為3475Mt和3442Mt宜昌儲(chǔ)能裝機(jī)量最高（3819MWh）其次是成都（2940MWh）成都?xì)怏w儲(chǔ)能（GS）容量顯著高于其他地區(qū)達(dá)到714MWh區(qū)域裝機(jī)特點(diǎn)分析宜昌和沈陽地區(qū)光伏裝機(jī)量最大分別達(dá)到16109MW和11288MW成都和宜昌氣輪機(jī)（GT）裝機(jī)容量顯著高于其他地區(qū)光伏發(fā)電學(xué)W風(fēng)力發(fā)電燃?xì)廨啓C(jī)w碳捕集$儲(chǔ)能植被生態(tài)碳匯v直接空氣捕集計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃33/40經(jīng)濟(jì)影響分析考慮生態(tài)碳匯能夠顯著降低零碳園區(qū)規(guī)劃成本，最高可節(jié)省36%的經(jīng)濟(jì)影響分析考慮生態(tài)碳匯能夠顯著降低零碳園區(qū)規(guī)劃成本，最高可節(jié)省36%的規(guī)劃總成本南寧案例：傳統(tǒng)規(guī)劃成本為1066.87億元，考慮現(xiàn)有植被后降至815.40億元，進(jìn)一步計(jì)及新造林后降至678.04億元生態(tài)碳匯在華南等植被豐富的城市尤為顯著，能夠有效降低碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)壓力環(huán)境影響分析南寧市環(huán)境影響分析南寧市2023-2060年間，生態(tài)碳匯總固碳量約693.21Mt，抵消該市能源系統(tǒng)碳排放的55.31%預(yù)計(jì)2023-2060年間增加造林面積近32354公頃，有效提升區(qū)域固碳能力現(xiàn)存植被與新造林的固碳協(xié)同效應(yīng)，共同支撐零碳園區(qū)的碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)南寧市2023-2060年生態(tài)碳匯固碳貢獻(xiàn)占比不同轉(zhuǎn)型路徑規(guī)劃結(jié)果比較三種轉(zhuǎn)型路徑對(duì)比平均供能成本變化軌跡均勻轉(zhuǎn)型(p=1)凈碳排放在轉(zhuǎn)型全程內(nèi)均勻變化，平均供能成本在2035年達(dá)到峰值，相比當(dāng)前水平2060年增長4.03%預(yù)加速轉(zhuǎn)型(p=0.8)本在2035年達(dá)到峰值0.73元/kWh，是當(dāng)前水平的1.20倍后加速轉(zhuǎn)型(p=1.2)規(guī)劃期內(nèi)碳排放增加19.71%，但總體規(guī)劃成本降低8.49%，2060年平均供能成本僅增長2.18%圖4-10不同轉(zhuǎn)型路徑下平均供能成本變化軌跡投資占比51-53%碳排放差異19.71%投資占比51-53%碳排放差異19.71%成本節(jié)約8.49%關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)后加速轉(zhuǎn)型路徑在經(jīng)濟(jì)性方面更具優(yōu)勢，因技術(shù)成本下降在后期對(duì)可再生電力和預(yù)加速轉(zhuǎn)型路徑在環(huán)境效益方面表現(xiàn)更佳，累計(jì)碳排放量最低計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃35/40規(guī)劃-運(yùn)行一體化分析2060年典型日運(yùn)行特性南寧市典型日逐小時(shí)碳排放量平衡情況南寧市2060年4個(gè)典型日96小時(shí)的小時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示可再生能源發(fā)電與負(fù)荷需求的動(dòng)態(tài)匹配情況光伏發(fā)電集中于7:00~18:00，風(fēng)力發(fā)電主要集中于夜間和清晨，兩者形成互補(bǔ)關(guān)系儲(chǔ)能系統(tǒng)在光伏發(fā)電高峰時(shí)充電，在晚間用電高峰時(shí)放電，平滑負(fù)荷曲線碳排放平衡分析圖4-13碳排放平衡分析能源系統(tǒng)碳排放主要來源于煤炭和天然氣，集中在可再生能源發(fā)電不足的圖4-13碳排放平衡分析生態(tài)碳匯的固碳行為主要發(fā)生在7:00~19:00時(shí)段，夜間通過呼吸作用釋放關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)1關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)1光伏和風(fēng)力發(fā)電的互補(bǔ)特性有利于全天候清潔電力供應(yīng)，剩余負(fù)荷由GT和TU-CCS等技術(shù)補(bǔ)充2生態(tài)碳匯與能源系統(tǒng)碳排放在時(shí)間上存在錯(cuò)配，需要通過儲(chǔ)能和DAC等技術(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)DAC設(shè)備作為柔性碳匯，能夠調(diào)節(jié)運(yùn)行時(shí)段以匹配碳排放高峰期，優(yōu)化碳中和路徑能源-碳耦合長期規(guī)劃建立計(jì)及碳循環(huán)的綜合能源樞紐模型提出生物量逐年增長的生態(tài)碳匯固碳能源-碳耦合長期規(guī)劃建立計(jì)及碳循環(huán)的綜合能源樞紐模型提出生物量逐年增長的生態(tài)碳匯固碳模型對(duì)逐年轉(zhuǎn)型路徑進(jìn)行建模，形成長期規(guī)劃生態(tài)碳匯最多可降低36%的轉(zhuǎn)型規(guī)劃成本電力系統(tǒng)兩階段魯棒規(guī)劃建立多面體不確定集描述光伏出力與負(fù)荷功率的波動(dòng)性第一階段決策規(guī)劃變量，第二階段決策運(yùn)行變量采用C&CG分解算法實(shí)現(xiàn)求解，保證規(guī)劃策略的魯棒性確保規(guī)劃方案滿足安全運(yùn)行約束電-碳耦合規(guī)劃建立零碳園區(qū)碳足跡核算體系提出低碳需求響應(yīng)的電-碳耦合運(yùn)行模型考慮多重不確定性的兩階段魯棒規(guī)劃模型實(shí)現(xiàn)逐小時(shí)電-碳耦合運(yùn)行模擬，降低凈碳排放量基礎(chǔ)電力規(guī)劃計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃37/40生態(tài)碳匯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值植樹造林實(shí)現(xiàn)生態(tài)碳匯擴(kuò)張，最高可降低能源系統(tǒng)36%的轉(zhuǎn)型規(guī)劃成本生態(tài)碳匯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值植樹造林實(shí)現(xiàn)生態(tài)碳匯擴(kuò)張，最高可降低能源系統(tǒng)36%的轉(zhuǎn)型規(guī)劃成本南寧市2023-2060年生態(tài)碳匯總固碳量約693.21Mt，抵消能源系統(tǒng)55.31%的碳排放現(xiàn)存植被貢獻(xiàn)總固碳量的82.36%，新造林貢獻(xiàn)17.64%不同轉(zhuǎn)型路徑的成本效益后加速轉(zhuǎn)型路徑雖增加規(guī)劃期內(nèi)碳排放19.71%不同轉(zhuǎn)型路徑的成本效益后加速轉(zhuǎn)型路徑雖增加規(guī)劃期內(nèi)碳排放19.71%，但可降低總體規(guī)劃成本8.49%三種路徑下平均能源供應(yīng)成本呈現(xiàn)先上升后下降趨勢風(fēng)電和光伏投資約占總投資的51%~53%，TU-CCS和生態(tài)碳匯約占30%~31%規(guī)劃-運(yùn)行一體化的重要性規(guī)劃-運(yùn)行一體化的重要性兩階段魯棒規(guī)劃確保規(guī)劃方案在全時(shí)段運(yùn)行模擬中滿足安全運(yùn)行約束電-碳耦合運(yùn)行模擬有效處理運(yùn)行層面不確定性對(duì)規(guī)劃結(jié)果的影響光伏與風(fēng)力發(fā)電的互補(bǔ)作用有利于全天候清潔電力供應(yīng)，滿足運(yùn)行可靠性要求計(jì)及能源-碳耦合關(guān)系的零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃38/40未來研究方向盡管零碳園區(qū)轉(zhuǎn)型規(guī)劃研究已取得一定進(jìn)展，但仍存在以下需要深入探索的方向：全面碳排放源考慮.當(dāng)前研究僅考慮能源系統(tǒng)中與化石燃料相全面碳排放源考慮.當(dāng)前研究僅考慮能源系統(tǒng)中與化石燃料相關(guān)的碳排放，難以涵蓋園區(qū)全部二氧化碳排放源。未來需考慮居民、牲畜呼吸產(chǎn)生的碳排放等因素，建立更全面的碳排放核算體系。終端電氣化轉(zhuǎn)型建模碳中和目標(biāo)下，終端部門電氣化程度不斷提高，需深入研究電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型與其他部門的交互作用，對(duì)交通、建筑、工業(yè)等相關(guān)部門電氣化轉(zhuǎn)型在規(guī)劃問題中的建模進(jìn)行細(xì)化。生態(tài)碳匯精確評(píng)估現(xiàn)有研究對(duì)