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【专题论文】香港中文大学(深圳)赵俊华等:基于电力现货市场仿真的海上风电接入对广东省电力行业碳减排影响评估

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气候变化与低碳能源发展
本文发表在《全球能源互联网》2020年第4期“电力系统低碳发展的目标、战略及技术选择”专题,欢迎点击品读。本文得到国家自然科学基金重大研究计划资助。

基于电力现货市场仿真的海上风电接入对广东省电力行业碳减排影响评估

宋怡,林晨韵,梁高琪,赵俊华

(香港中文大学(深圳))

文章导读

海上风电对优化能源结构和减少电力行业碳排放具有重要作用。本文基于广东省电力现货市场简化模型,研究2019—2028年大规模海上风电的并网对广东省电力行业碳排放的影响。研究结果量化了海上风电的减排效益,可应用于低碳电力的规划和电力行业的低碳运行。

文章亮点

1

引入电力现货市场仿真,从空间和时间两个维度细化电力系统碳排放数据,可更准确地评估系统总体碳排放和节点碳排放。


2

分析了海上风电对电力行业碳排放的减排效益,未来在建设海上风电和实现碳减排时,可参考以上结论,将碳排放与经济、气象、电厂选址、企业经营策略等结合起来制定区域性和分时性的减排政策。

主要内容

本文以历史数据和以往经验为基础,搭建广东省电力现货市场简化模型,依据SCED对2019—2028年的现货市场进行出清仿真,并对仿真结果进行分析。具体地,输入系统负荷、西受电量、A类(新增核电和水电)和B类(新增火电和风电)机组4个变量,分别仿真春、夏、秋、冬各季节典型日在接入海上风电和未接入海上风电两种情况下的A、B类机组出力,依据不同机组碳排放系数,计算并分析系统及各节点碳排放量和碳排放强度。

市场仿真流程

主要实验结果如下图所示:

2019—2028年广东省碳排放与海上风电仿真结果


2019—2028年B类机组碳排放强度

仿真系统中共有节点169个,接入海上风电场的节点12个,其中揭阳站和双寨_1站在加入海上风电后碳排放强度变化明显,此处选取揭阳站为代表。


2019—2028年秋季揭阳站排放强度


2019—2028年冬季揭阳站碳排放强度

研究结果表明:

1.2019—2028年广东省全省电力行业系统总碳排放量逐年增加。接入海上风电后,系统总碳排放量降低,海上风电减排贡献百分比自2021年起基本超过10%,最高可达20%。

2.未接入海上风电时,广东省系统碳排放强度约0.7~0.8 t/MWh,接入海上风电后,系统碳排放强度降低至0.6~0.75 t/MWh。

3.海上风电的接入对A类机组在不同年份不同季节的总碳排放量和平均碳排放强度均无明显影响。针对B类机组,接入海上风电后,其碳排放量和平均碳排放强度变化趋势与广东省全省基本一致。

4.对于接入海上风电的节点,多数节点由于之前未接入发电机组,因此碳排放强度在有无海上风电两种情况下皆为0,少数节点接入海上风电后碳排放强度减小;对于无海上风电接入的节点,接入海上风电后碳排放强度增加、不变、减少都可能出现。


本文引文信息

宋怡,林晨韵,梁高琪,赵俊华. 基于电力现货市场仿真的海上风电接入对广东省电力行业碳减排影响评估[J]. 全球能源互联网,2020,3(4):363-373.


SONG Yi, LIN Chenyun, LIANG Gaoqi, ZHAO Junhua. Assessing the impacts of large-scale offshore wind power integration on carbon emission reduction in Guangdong Province based on electricity spot market simulation[J].Journal of Global Energy Interconnection, 2020, 3(4): 363-373.

研究团队

香港中文大学(深圳)赵俊华教授团队,主要从事智能电网、电力市场、能源经济、机器学习与人工智能等方面的研究工作。具有丰富的电力能源行业实践经验,研究成果在工业界产生了重大影响。深度参与了中国首个电力现货市场的规则设计与市场建设。参与开发的三项软件产品已在纽约爱迪生公司、香港电灯公司、广东省能源集团、大唐发电、中海油等大型能源企业获得实际应用。先后主持或参与了包括澳大利亚联邦“智能电网、智能城市”试点项目等在内的重大科技项目30余项,获得总科研经费超过3000万元。在国际国内著名期刊上发表论文200余篇,其中SCI收录论文超过100篇, IEEE Transactions收录论文50篇。发表的论文被国内外引用7300次,H-index为43(根据Google Scholar统计)。

作者简介


宋怡


主要研究方向为可再生能源、电力市场

E-mail:

yisong@link.cuhk.edu.cn


林晨韵


主要研究方向为电力市场仿真与分析、能源经济与政策

E-mail:

chenyunlin@link.cuhk.edu.cn


梁高琪


博士后


主要研究方向为智能电网信息物理安全、电力市场、数据质量评估及提高

E-mail:

lianggaoqi@cuhk.edu.cn


赵俊华


副教授


主要研究方向为电力系统分析与计算、智能电网、电力市场、数据挖掘、人工智能

E-mail:

zhaojunhua@cuhk.edu.cn



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编辑:李锡

审核:白恺


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