一、專欄概況

園區(qū)是我國(guó)產(chǎn)業(yè)聚集烁胳、工業(yè)化、城市化的重要載體埃碱，其綠色低碳發(fā)展是我國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的重要抓手砚殿。2021年啃憎，國(guó)務(wù)院發(fā)布《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》，強(qiáng)調(diào)要“打造一批達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的節(jié)能低碳園區(qū)”辛萍，“建設(shè)綠色工廠和綠色工業(yè)園區(qū)”，“推進(jìn)產(chǎn)業(yè)園區(qū)循環(huán)化發(fā)展”等羡藐。低碳園區(qū)綜合能源系統(tǒng)集成了電、氣仆嗦、冷/熱、電氣化交通等城市能源系統(tǒng)的核心要素瘩扼，涉及到建筑、電氣农幢、能源等交叉學(xué)科領(lǐng)域呕长。支撐園區(qū)低碳甚至零碳運(yùn)行的綜合能源系統(tǒng)技術(shù)路徑設(shè)計(jì)與系統(tǒng)規(guī)劃肩容、建模分析悯堂、運(yùn)行控制勘米、碳排放追蹤與管控等方面，是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)繁莲。

為展示該領(lǐng)域的最新進(jìn)展独府，交流學(xué)術(shù)和技術(shù)成果拢胆，《中國(guó)電力》編輯部特邀澳門(mén)大學(xué)張洪財(cái)助理教授婆沟、四川大學(xué)向月副教授、河海大學(xué)陳勝青年教授共同擔(dān)任特約主編猛计，組織“低碳園區(qū)綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)”專欄唠摹，于2023年12期刊出，責(zé)任編輯楊彪奉瘤。該專欄共錄用4篇稿件勾拉，來(lái)稿單位涉及四川大學(xué)、國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司盗温、廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司等高校藕赞、科研單位和企業(yè)。

二、主要內(nèi)容

專欄發(fā)表的4篇文章分別從低碳園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化配置斧蜕、低碳園區(qū)綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行等方面開(kāi)展研究双霍。

1. 低碳園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化配置

在低碳園區(qū)綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化配置方面，本專欄刊出來(lái)自四川大學(xué)向月團(tuán)隊(duì)的《計(jì)及需求響應(yīng)的高比例清潔能源園區(qū)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置》1篇文章批销，主要內(nèi)容如下洒闸。

考慮清潔能源具有不確定性和間歇性的特點(diǎn)，合理配備儲(chǔ)能系統(tǒng)可以幫助園區(qū)提高用電效率均芽，減少能源浪費(fèi)丘逸，有助于可再生能源的進(jìn)一步消納肝珍。此外跪倘，政府為園區(qū)儲(chǔ)能項(xiàng)目提供補(bǔ)貼、稅收減免等優(yōu)惠政策否胜，這些政策可以降低儲(chǔ)能項(xiàng)目的成本，從而提高它們的投資吸引力忽愧。為了提高園區(qū)清潔能源消納水平崇已、儲(chǔ)能配置經(jīng)濟(jì)性，《計(jì)及需求響應(yīng)的高比例清潔能源園區(qū)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置》提出一種考慮需求響應(yīng)的高比例清潔能源園區(qū)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置方法脑苫。建立光伏贱起、風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)能功率模型舱踊；其次迫扫，設(shè)計(jì)了考慮剛性、可轉(zhuǎn)移膳膝、可中斷負(fù)荷參與的設(shè)定需求響應(yīng)機(jī)制诬絮，實(shí)現(xiàn)一定時(shí)間尺度下負(fù)荷的轉(zhuǎn)移。以系統(tǒng)總凈現(xiàn)成本最低為優(yōu)化目標(biāo)陶贼，考慮入網(wǎng)功率波動(dòng)啤贩、充放電限值等約束條件，建立儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)配置模型拜秧。算例驗(yàn)證了所提方法的有效性痹屹，并得到如下結(jié)論：考慮入網(wǎng)功率變化率標(biāo)準(zhǔn)，確定合適的時(shí)間顆粒度可以精細(xì)化配置儲(chǔ)能容量枉氮，提高儲(chǔ)能配置的經(jīng)濟(jì)性志衍。負(fù)荷側(cè)積極參與需求響應(yīng)聊替，可進(jìn)一步促進(jìn)風(fēng)光消納楼肪，保證系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行培廓。

2. 低碳園區(qū)綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行

在低碳園區(qū)綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方面淹辞，本專欄刊出來(lái)自國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司薛溟楓等的《基于聯(lián)邦學(xué)習(xí)的綜合能源微網(wǎng)群協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行方法》、廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司蘇志鵬等的《考慮階梯式碳交易及綜合需求響應(yīng)的虛擬電廠優(yōu)化調(diào)度》，以及廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司黃蔚亮等的《考慮可調(diào)市場(chǎng)和外部需求響應(yīng)的虛擬電廠優(yōu)化運(yùn)行策略》3篇文章钦将，主要內(nèi)容如下。

1）針對(duì)現(xiàn)有多主體綜合能源微網(wǎng)群協(xié)同運(yùn)行中阱纷，集中式優(yōu)化面臨的主體隱私保護(hù)、參數(shù)難以共享問(wèn)題辞唤，以及分布式優(yōu)化面臨的優(yōu)化模型須大量簡(jiǎn)化近似、全局最優(yōu)性難以保障的問(wèn)題为巾，《基于聯(lián)邦學(xué)習(xí)的綜合能源微網(wǎng)群協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行方法》提出了一種基于聯(lián)邦學(xué)習(xí)的多主體綜合能源微網(wǎng)群協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行方法家澈，以實(shí)現(xiàn)主體隱私性與全局最優(yōu)性的兼顧。首先彰朴，基于GRU深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建各綜合能源微網(wǎng)的等值互動(dòng)特性封裝模型并上傳至云端蚀比；其次，在不侵入各微網(wǎng)內(nèi)部隱私數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上据智，將各微網(wǎng)等效模型加密后于云端匯總并進(jìn)行聯(lián)邦學(xué)習(xí)；最后篙梢，依據(jù)云端聯(lián)邦學(xué)習(xí)的結(jié)果對(duì)邊端各綜合能源微網(wǎng)互動(dòng)特性封裝模型進(jìn)行修正和更新，迭代直至損失函數(shù)收斂贬墩，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)隱私保護(hù)下綜合能源微網(wǎng)群的全局協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行蔼水。通過(guò)典型的綜合能源微網(wǎng)群仿真算例驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性震糖，結(jié)果表明：該方法能實(shí)現(xiàn)綜合能源微網(wǎng)群的快速高效優(yōu)化運(yùn)行趴腋，并有效保護(hù)各參與方的數(shù)據(jù)隱私。

2）雙碳目標(biāo)下优炬，多能耦合協(xié)同運(yùn)行的虛擬電廠(VPP)能夠有效提升系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益厅贪。為降低VPP碳排放量雅宾，同時(shí)挖掘綜合能源系統(tǒng)需求側(cè)可調(diào)節(jié)潛力，《考慮階梯式碳交易及綜合需求響應(yīng)的虛擬電廠優(yōu)化調(diào)度》提出一種考慮階梯碳交易及綜合需求響應(yīng)的虛擬電廠優(yōu)化調(diào)度模型擅锁。基于階梯式碳交易機(jī)制母谋，考慮虛擬電廠各組成元件約束，建立參與碳交易市場(chǎng)的虛擬電廠模型堰哗。將需求響應(yīng)分為價(jià)格型需求響應(yīng)和替代性需求響應(yīng)匙戚，并分別構(gòu)建價(jià)格型需求響應(yīng)模型和替代性需求響應(yīng)模型√度考慮購(gòu)能成本、系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本和階梯式碳交易成本玖项，以VPP在調(diào)度周期內(nèi)收益最大為目標(biāo)函數(shù)建立虛擬電廠低碳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型颈墅。通過(guò)算例仿真蜡镶，得到結(jié)論：VPP參與需求響應(yīng)在高峰負(fù)荷時(shí)段削減部分負(fù)荷低谷負(fù)荷時(shí)段補(bǔ)充負(fù)荷恤筛，在起到“削峰填谷”的作用的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了需求側(cè)中電負(fù)荷與熱負(fù)荷的相互替代毒坛，實(shí)現(xiàn)了多能源間的深度耦合，提高了VPP運(yùn)行的靈活性與經(jīng)濟(jì)性屯伞；通過(guò)研究碳交易基價(jià)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響發(fā)現(xiàn)隨著碳交易基價(jià)的升高豪直，系統(tǒng)總運(yùn)行成本升高碳排放量降低劣摇，碳交易基價(jià)超過(guò)一個(gè)閾值后碳排放量接近系統(tǒng)正常運(yùn)行的最低界限弓乙，進(jìn)而趨于平穩(wěn)。

3）虛擬電廠參與電網(wǎng)需求響應(yīng)已成為新型電力系統(tǒng)削峰填谷的重要手段暇韧，提高虛擬電廠在電力市場(chǎng)中的獲益能力十分關(guān)鍵叮歧⊙蹋《考慮可調(diào)市場(chǎng)和外部需求響應(yīng)的虛擬電廠優(yōu)化運(yùn)行策略》提出一種考慮可調(diào)市場(chǎng)和外部需求響應(yīng)的虛擬電廠優(yōu)化運(yùn)行策略。建立調(diào)節(jié)市場(chǎng)(RM)和需求響應(yīng)交換市場(chǎng)(DRXM)模型骤顿。考慮外部需求響應(yīng)(EDR)靈活性赛虽，建立虛擬電廠參與日前和調(diào)節(jié)市場(chǎng)的運(yùn)行決策框架，DRXM作為多個(gè)EDR供應(yīng)商的聚合者刺泌，向虛擬電廠提供EDR服務(wù)泰啼，降低RM的不平衡懲罰，提高虛擬電廠經(jīng)濟(jì)性分衫。構(gòu)建虛擬電廠雙層優(yōu)化運(yùn)行模型，在上層虛擬電廠通過(guò)參與DRXM降低RM懲罰蚪战，實(shí)現(xiàn)其利潤(rùn)最大化，在下層配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)清除日前和調(diào)節(jié)市場(chǎng)偏差邀桑，實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行成本最小化，采用KKT條件將優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為線性單層問(wèn)題求解壁畸。以改進(jìn)IEEE 33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行算例分析，得到結(jié)論：VPP可以在DRXM中進(jìn)行交易太抓，以增加其在日前市場(chǎng)中的銷售，同時(shí)減少其在RM中的不平衡處罰走敌；DRXM交易不僅提高了VPP的利潤(rùn)，而且保證了配電市場(chǎng)的最優(yōu)運(yùn)行成本蛙饮，DRXM為VPP提供了一個(gè)靈活的選擇意宝，提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性杭喊。

三、相關(guān)研究延伸

針對(duì)低碳園區(qū)綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)揽邀，還有學(xué)者從低碳園區(qū)碳捕集技術(shù)、低碳園區(qū)儲(chǔ)能技術(shù)辙势、低碳園區(qū)監(jiān)測(cè)與智能化技術(shù)等方面開(kāi)展研究乡优。

1）低碳園區(qū)碳捕集技術(shù)方面羞媳，合肥工業(yè)大學(xué)齊先軍等[1]針對(duì)碳捕集設(shè)備秫辨，在8個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景下，選出碳排放量坝咐、棄風(fēng)量和總成本均為最低的應(yīng)用場(chǎng)景。在此過(guò)程中墨坚，目標(biāo)函數(shù)可能會(huì)調(diào)整為同時(shí)最小化成本和排放的碳量，或者以減少碳排放為主要目標(biāo)盗尸；發(fā)電單元的約束條件可能需要調(diào)整以考慮碳捕集設(shè)備的運(yùn)行和排放限制帽撑；該技術(shù)在公式上也需要考慮多個(gè)因素的影響泼各，包括碳捕集設(shè)備的效率油狂、能源消耗、捕集后CO2的處理和儲(chǔ)存/利用方式等专筷。西安交通大學(xué)黃雨涵等[2]則從能源供給和消費(fèi)側(cè)的角度，梳理了包括碳捕集系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)與管理技術(shù)槐骂、運(yùn)營(yíng)成本卓胶、管理模式等方面的研究肪躯，并對(duì)碳捕集在能源低碳化中的作用進(jìn)行了分析。

2）低碳園區(qū)儲(chǔ)能技術(shù)方面掀舷，上海電力大學(xué)施泉生等[3]將蓄電池都陵、蓄熱電鍋爐和電轉(zhuǎn)氣（Power to gas怒随，P2G）技術(shù)應(yīng)用于低碳園區(qū)微網(wǎng)系統(tǒng)中，建立電-氣-熱混合儲(chǔ)能的IES彰你，但其缺乏對(duì)儲(chǔ)氫IES的研究和分析。氫氣相比天然氣具有更高的能源密度柿菩，在相同體積下可以儲(chǔ)存更多的能量。武漢大學(xué)張鵬成等[4]從儲(chǔ)氫角度出發(fā)枢舶，構(gòu)建“綠電-氫能-工業(yè)”耦合復(fù)雜系統(tǒng)，探討氫能驅(qū)動(dòng)下鋼鐵園區(qū)能源系統(tǒng)低碳發(fā)展模式凉泄。但該方法在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的技術(shù)難度和成本問(wèn)題，且對(duì)于氫能驅(qū)動(dòng)下的鋼鐵園區(qū)能源系統(tǒng)低碳發(fā)展模式的實(shí)際應(yīng)用效果和可行性，文中并未進(jìn)行充分的驗(yàn)證和分析稼锅。

3）在低碳園區(qū)監(jiān)測(cè)與智能化技術(shù)方面，西南大學(xué)蔡偉等[5]從能源監(jiān)測(cè)矩距、評(píng)估、優(yōu)化和基準(zhǔn)等多個(gè)方面锥债，綜合探討了提高制造業(yè)能源性能的方法，分析了不同方法的特點(diǎn)和適用范圍钧鸥。南瑞集團(tuán)郝飛等[6]則融合了工業(yè)控制、能源管理膏莽、智能化技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了對(duì)IES的全面監(jiān)測(cè)和優(yōu)化体六。實(shí)現(xiàn)了對(duì)能源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化，提高了IES的效率和可靠性挥桑。山東大學(xué)賈斌等[7]融合了多種技術(shù)手段理秃，如物聯(lián)網(wǎng)豆玖、云計(jì)算柴伪、大數(shù)據(jù)分析等骤视，偏向建筑能源系統(tǒng)。未來(lái)的研究將更加關(guān)注系統(tǒng)的可靠性专酗、安全性和經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題，同時(shí)也需要加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用和成本效益等問(wèn)題的探討沉填。

雙碳目標(biāo)下，低碳園區(qū)乃至零碳園區(qū)將在未來(lái)我國(guó)產(chǎn)業(yè)的聚集翼闹、工業(yè)化蒋纬、城市化中扮演更加重要的角色猎荠。實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)有兩個(gè)挑戰(zhàn)：1）現(xiàn)有的客觀環(huán)境難以全方位融入零碳理念（新園區(qū)的規(guī)劃及老園區(qū)的運(yùn)營(yíng)管理）蜀备；2）現(xiàn)有的研究缺乏對(duì)碳排放和碳吸收的綜合探索。此外晾晕，零碳園區(qū)級(jí)IES未來(lái)向著數(shù)字化、社會(huì)環(huán)境因素一體化甫危、全域 IES 的方向發(fā)展的概率極大，呈多樣化趨勢(shì)售荆。綜合考慮上述需求與挑戰(zhàn)，對(duì)低碳園區(qū)規(guī)劃與運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)有如下建議形维。

1）低碳園區(qū)從規(guī)劃、建設(shè)到運(yùn)營(yíng)和管理塞秤，各個(gè)方面都融入了低碳理念。低碳園區(qū)的建設(shè)必須將碳中和作為其首要目標(biāo)癌炒。這就需要設(shè)計(jì)者首先明確該目標(biāo)，其次民珍，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)協(xié)調(diào)零碳園區(qū)整個(gè)生命周期的建設(shè)目標(biāo)和運(yùn)營(yíng)管理，共同實(shí)現(xiàn)零碳排放嚷量，顯著提高碳減排效率。

2）數(shù)字化將成為零碳園區(qū)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)蝶溶，可以幫助零碳園區(qū)實(shí)時(shí)收集和監(jiān)測(cè)能源使用、碳排放等相關(guān)數(shù)據(jù)抖所。通過(guò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、能源分析暴匠、高效管理等，全面把控現(xiàn)存老舊園區(qū)能源使用情況每窖，實(shí)現(xiàn)園區(qū)用能和碳排放的精細(xì)化管理迹遏，從而提高老舊園區(qū)的能源管理水平神肖。

3）從碳循環(huán)角度講晴顷，當(dāng)碳吸收與排放達(dá)到平衡時(shí)才能實(shí)現(xiàn)碳中和队装，因此碳中和本質(zhì)是一個(gè)以政策為導(dǎo)向的技術(shù)驅(qū)動(dòng)過(guò)程。固碳技術(shù)目前仍面臨高成本和能耗問(wèn)題烟焊，同時(shí)大規(guī)模應(yīng)用碳捕集技術(shù)還需要解決二氧化碳的存儲(chǔ)和后處理問(wèn)題。

4）設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)適宜利用當(dāng)?shù)刈匀毁Y源的優(yōu)勢(shì)來(lái)提高園區(qū)的碳中和水平[8]洲稽。一方面刃勤，利用好當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源蚂朽，如風(fēng)能湖饱、太陽(yáng)能掖蛤、水電蚓庭，解決園區(qū)大部分的能源供應(yīng)需求，剩余能源需求可以通過(guò)智能電網(wǎng)來(lái)補(bǔ)充器赞，實(shí)現(xiàn)園區(qū)的零碳能源垢袱。另一方面港柜，采用生態(tài)碳匯在園區(qū)內(nèi)創(chuàng)造小的生態(tài)氣候區(qū)，按照建筑碳排放進(jìn)行設(shè)計(jì)和分布潘懊，在園區(qū)內(nèi)創(chuàng)造園林景觀，吸引住戶參與生態(tài)碳匯設(shè)施的維護(hù)和運(yùn)營(yíng)[9]授舟。