碳视角下的电力系统转型康重庆2021年9月能源互联网创新研究院清华四川能源互联网研究院院长清华大学电机工程与应用电子技术系主任院长目录1'碳达峰碳中和纳入国家发展战略2、电力系统低碳转型成为关键抓手3、电视角VS碳视角4、碳视角5、碳视角下的电力系统转型(1)碳计量与碳追踪(2)碳规划与碳轨迹(3)碳减排与碳优化(4)碳市场与碳交易"碳达峰碳中和"纳入国家发展战略.2030前碳达峰C-2060前碳中和30-60双碳目标2020年9月，习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话〃中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。"2035年远景目标-8本实现社会主义现代化碳达峰期2050年远景目标—全面建成小康社会，瓢土会主义现代化，建成美丽頓碳中和期电力系统低碳转型成为关键抓手现阶段下中国能量平衡图(2020)碳中和下中国能量平衡图(2060)uik筑能濒交通•电力碳中和路径一构建以新能源为主体的新型电力系统"电视角〃VS"碳视角"电表计量碳计量碳排放流碳优化碳交易〃内因驱动〃的发展模式〃碳视角"看电力系统碳规划〃碳中和目标〃倒逼模式电力系统的低碳调度与运行碳达峰碳中和目标下的电力转型路径碳規划I碳轨迹—方面，建立〃碳视角”下电力系统全环节碳排放计量与分碳减排碳优化析的基础理论与方法“碳视角吓电力系统全环节碳排放计量与分析战略-技术-市场的电力系统低碳化全方位解决方案碳视角从"碳视角〃出发，形成电力系统碳排放分析与优化的基础理论方法另一方面，面向碳达峰碳中和目标』研究电力系统低碳化转型的成略-技术-市场的协同作用机制与全方位解决方案技术保障8科学问题一：电力系统全环节碳排放计量与分析当前现状：主要关注发电侧碳计量，且是简单的非时变的固定碳排放系数S可测量可报告可核实IPCC“三可原则〃_____f.如何全环节精确碳计量？综謡潔低.如何实时碳排放追踪与溯源？•电■碳排放因子的多时空分布规律?［科学问题：从"碳视角〃出发，基于IPCC"三可原则〃的电力系统全环I〔茧醐放辻量与分折瓯i9科学问题二：战略■技术■市场的电■碳耦合机理与优化促进碳减排的电力市场与机制电-碳耦合的市场机制电力系统的低碳调度与运行电朝合的电力系醐化当前现状：当前电力行业的低碳研究一般用简单的碳排放总量约束来体现碳要素碳达峰碳中和目标下的电力转型路径技术耦合•-•电力技术与低碳技术市场耦合一•电力市场与碳市场战略耦合•一能源战略与双碳战略［科学问题：面向双碳目标，电力行业的"战略-技术-市场“的电-碳耦合机理］［与协同优化问题。L___________________________________________________________________________________________________________________1市场机制技术保障.kr10碳视角下的电力系统转型：技术特征从"碳视角〃出发，审视电力系统的碳计量技术与规划,运行,交易方法电力系统低碳化的〃电-碳耦合〃关键基础问题交易规划碳市宓目标：为电力行业低碳化的理论,方法,机制以及政策的硏究，为我国电力行业双碳转型的研究与实践提供理论依据与模型方法。碳计量与碳追踪碳规划与碳轨施碳减排与碳优化碳市场与碳交易11碳视角下的电力系统转型源侧计量关键技术:碳计量与碳追踪：精确计量电力碳排放，多时空实时溯源基于碳排放流的多时空尺度碳计量与碳追踪方法多时空碳流用户侧计量电力系统碳排放流电力系统碳扌非放流:电力系统碳排放流是依附于电力潮流存在且随系统有功潮流定向移动的耦合碳排放主要指标•支路碳流量•支路碳流率•支路碳流密度•节点碳势碳排放流分析与计算过程潮流分析碳流分析碳排放分析有功功率对应碳流率引申碳排放率电量碳流量引申碳排放量应対节点碳势引申碳排放强度量化电力传输和消费过程中的蹒E放13电力系统全环节碳计量与分析基于碳排放流的电力系统全环节碳排放计量与分析201439时段58----支路C-----BUS23。呻2支路碳流密度和Bus2的节点碳势0.79碳视角下的电力系统转型碳规划与碳轨迹：未来电力系统低碳转型规划与技术路径电碳约束源网荷储协同规划关键技术：电■碳耦合约束驱动下的源■网•荷■储协同演化规划15面向双碳的电力能源规划综合考虑能源-经济-绿色目标，将低碳发电系统模型-精细化全景电网运行模拟-负荷侧的需求响应-多时空尺度储能体系，形成面向双碳的电力系统模拟规划模型，研究电力系统低碳化转型创新技术与发展路径源：面向低碳转型的发电系统模型毎个时段X储：多时空尺度储能体系电网側-交叉融合a也发电側一用户例一长期儲能16源网荷储UM全早圳岀力波动.季节0W:日内«««谷长■賞求E&网：精细化电网运行模拟KfflH冋脩度侦）［中維度（月,冊）短期»H"J度（日）短时储能水电水电««wtt化•5X化-Z_l（全酎段安全为I考虑生間證遗率和!in浅说联的电河交V裝體化HS?S\田机俎馆舍〉■蜂合号虑火<u鎮电.也，怆机.-电，风电、允伏、尤姑、佐帔等步不3电性以及泛A火屮.网远行夏余为商ithj.分解0面向双碳目标的全景电力规划考虑电-碳耦合的内嵌小时级全景运行模拟的多区域源/网/荷/储一体化规划计算区输出区投资成本扣能湖利用率i»运行啲投资决策约束:均束:条件可调，电源装机容量负荷水平及持tt电力充裕度约束可再生能源滲透率均束8760h运行模抵①華点功率平衝约束②灿潮at约束③Wi能运行约束④火电运部束⑤可再生能源约束目标函数：投细於新施源出力特性t嚟衝!综含度电I!成本iL绻能装机；清洁您源i!发电fit占比!!»AK;运行模拟KMT]各区域8760小时运行模拟跨区电力电量流各区域电-碳耦合评估够市農野占比低碳规划方法与平台•8760小时全景运行模拟与规划技术，已形成软件平台，服务双碳电力规划炉岫gtayrl"丽阳nt各祕險S心部洒点■©7K»EK«0X018碳视角下的电力系统转型d碳减排与碳优化：各类低碳电力技术的5减排效益与协同优化低碳调度灵活性稳定性关键技术：考虑安全稳定约束的电力系统低碳运行方法19□不同低碳电源类型口主要方法/常规火电厂+CCUS•可再生能源调度方法/水电（抽水蓄能）/核电/风电、光伏I•面向低碳的电力调度建模、优化与决策技术/光热发电/•••♦♦•负荷平衡约木I网络传输约束I机组运行约京］电平衡+碳平衡低碳要素低碳电力调度决策变量约束条件目标函数碳捕集技术CCS与电力系统优化运行GenerationcycleNetEnergyusedfor:CO2002CO2Wdccomposo&•Comprossoutput21碳视角下的电力系统转型电■碳耦合的交易体系碳市场与碳交易：提出激励相容的电■碳耦合交易体系关键技术：考虑碳市场与电力市场协同的模拟与交易技术22碳市场与电力市场协同模拟协同出清求解技术启发式碳市场求解方法豊分布式碳交易求解方法个体收益最大化建模个体决策偏好约束个体决策模型精准构建B解析式对角化求解方法数据驱动电力市场求解方法考虑电力市场与碳市场的物理与政策约束，研究二者协同的模拟交易技术个体生产逻辑约束个体碳排放总额约束t高比例可再生能源约束电力系统物理运行约束耦合市场巨动建模系统碳排放总额约束多形式碳交易约束ii蕾置i-tM=!x・x=?«」Tl£usi-HCEIWUHttH-三m三三二•・：2二一:三?一1>锂房于电池云储能提供商A.优回出电力市控制运营储能设施并为用户提供云储能服务的企业响应云储能用户需求的体居民用户使用云储能服务的用户储能参与电力市场的模式：云储能机制M1UAHEHJo^woowowo•碳计量与碳追踪：精确计量电力碳排放，多时空实时溯源源侧计量多时空碳流用户侧计量关键技术：基于碳排放流的多时空尺度碳计量与碳追踪方法3碳减排与碳优化：各类低碳电力技术的减排效益与协同优化低碳调度灵活性稳定性关键技术：考虑安全稳定约束的电力系统低碳运行方法电■碳耦合的交易体系碳市场与碳交易：提出激励相容的电-碳耦合交易体系关键技术：电•碳耦合约束驱动下的源-网•荷■储协同演化规划碳规划与碳轨迹：未来电力系统低碳转型规划与技术路径电■碳约束源网荷储协同规划关键技术：考虑碳市场与电力市场协同的模拟与交易技术25谢谢！敬请批评指正!U巨cqkang@tsinghua.edu.cn