Shandong Energy Storage Society
一、为什么要对储能设备的碳排放特性进行刻画?
综合能源系统中的设备通常可按照能源利用方式分为3类:放能设备,如发电机组;耗能设备,如各种负荷;能量耦合设备,如电转气设备。储能设备同时具有放能和耗能2种状态:处于耗能状态时,相当于特殊负荷,可以吸收一部分碳排放;处于放能状态时,相当于特殊发电设备,可以释放一部分碳排放。储能设备的状态多元性不但增加了储能设备自身碳排放流模型的复杂性,更使综合能源系统的碳排放流具有了时间耦合特性,因此,对储能设备的碳排放特性进行刻画显得尤为重要。
二、如何构建考虑储能碳排放特性的扩展碳排放流模型?
作者团队参考电储能设备的荷电状态,提出储能设备碳排放特性构建方法,用以表征电储能设备中电量与吸收碳排放量的关系。电储能设备碳排放特性构建思路如图1所示。
(图1 电储能设备碳排放特性构建思路)
当储能设备处于充电状态时,以储能设备所接入节点的碳排放强度为基准,可衡量充入储能设备的碳排放量;当储能设备处于放电状态时,以储能设备的碳电状态作为基准,可衡量储能设备释放的碳排放量。
电储能设备的碳电状态可定义为:
相关变量含义请参考原文。综上,通过将能量的储放过程映射至碳排放的储放过程,构建了计及储能设备的综合能源系统统一碳排放流模型,拓宽了碳排放流模型的应用范围。
三、考虑储能碳排放特性的扩展碳排放流模型效果如何?
为验证本文所提考虑电储能设备的扩展碳排放流模型的有效性,选取风电出力高峰及负荷低谷时段01:00-02:00,分析IEEE 14节点系统中的碳排放流动情况。
1)由图2(a)和(c)可知,在风电出力高峰及负荷低谷时段01:00-02:00,电储能设备所接入的14节点由于风电的高渗透率,其节点碳排放强度降为0,电储能设备所储存的电能将不含碳排放,这意味着电储能设备完成了对风电的储存,实现了低碳资源的灵活利用。在后续调度过程中,电储能设备可以通过释放低碳电能,在满足负荷需求的同时降低全网节点碳排放强度,从而提高系统运行的低碳经济性。
2)由图2(b)和(c)可知,在风电出力低谷时段14:00-15:00,由于风电的低渗透率,高碳排放量机组的出力占比上升,使得全网各节点碳排放强度相较于风电出力高峰及负荷低谷时段01:00-02:00均有所增加,电储能设备接入的14节点的碳排放强度升高至286.34 gCO2/kWh。为保证调度决策的全局最优性,电储能设备在14:00-15:00充电以满足后续电负荷高峰时段的能源供应,由于电储能设备所接入节点的碳排放强度不为0,因此蕴含碳排放量的电能被充入电储能设备,进而导致图2(e)中14:00-15:00电储能设备荷电状态呈现上升趋势。
通过上述对典型时段碳排放流的分析可知,本文所提扩展碳排放流模型通过对电储能设备碳排放特性的准确刻画,完成了对综合能源系统源–网–荷–储全过程碳排放流动路径的精确描述,明确了电储能设备低碳资源灵活利用的调度职能,即通过对可再生能源的适时储存和释放,实现低碳资源的再分配。扩展的碳排放流模型为低碳调度策略的制定和分析提供了有效的工具。