考虑碳排放平衡的能源互联网规划方法与流程

1.本发明属于能源规划方法技术领域，尤其涉及考虑碳排放平衡的能源互联网规划方法。


背景技术：

2.能源网架规划是能源互联网规划的重点，国家电网公司《能源互联网规划内容深度规定》给出了能源网架规划方法，在预测能源需求的基础上，分析能源网架发展需求，规划能源转换、能源传输、能源消费、能源存储四个环节的方案，从清洁能源利用、供电能力、网架结构、装备水平等方面分析规划成效。
3.以上方法是能源规划和传统电力系统规划的组合，是能源规划、电源规划、电网规划、综合能源等规划的综合，涵盖电源、电网、消费侧、储能等重大能源网架项目，能够全面指导区域能源网架建设。但该方法存在以下问题：(1)该方法在制定规划目标时缺少相关目标的相关指标；(2)能源需求与能源网架项目之间欠缺推倒过程，各类规划项目之间缺少逻辑主线。


技术实现要素：

4.本发明针对现有电力市场出清方法无法有效激励发电主体和用电主体主动调整发用电行为的问题，提出了一种响应负荷调峰需求的电力交易出清方法，将发用电主体申报的发电出力、用电功率变化与负荷峰平谷变化相统一，充分考虑申报功率变化对负荷调峰的作用，并将其反映到申报电价中，作为市场出清的依据。
5.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
6.考虑碳排放平衡的能源互联网规划方法，包括如下步骤：
7.进行能源需求预测及能源结构分析；
8.开展碳排放评估，确定相关目标及电力关键控制指标；其中，所述电力关键控制指标包括可再生能源消纳占全社会用电量比重、清洁电力占全社会用电量比重、外受电比占全社会用电量比重；
9.开展电量及调峰平衡，确定新能源规模及调峰容量；
10.开展基础电力平衡，确定电网规划方案；
11.研究尖峰电力平衡，确定需求侧响应；
12.进行碳排放校验，分析能源网架规划成效。
13.进一步的，所述进行能源需求预测及能源结构分析的方法为：
14.依据政府能源主管部门的能源规划，开展能源需求总量预测，并获得年能源消费总量、全社会用电量；
15.开展能源结构分析，分析煤炭、天然气、石油消费量及占能源消费总量比，分析非化石能源比重、电能占终端能源消费比重。
16.进一步的，确定相关目标时采用二氧化碳排放因子估算法，开展区域能源碳排放
评估，计算公式如下：
17.碳排放量＝σ某类一次能源消费量
×
该类能源的二氧化碳排放因子+ 调入或调出电量
×
电力二氧化碳排放因子。
18.进一步的，确定新能源规模及调峰容量的方法为：
19.通过可再生能源消纳电量平衡，获取本地可再生能源发电量，获取公式如下：
20.本地再生能源发电量＝可再生能源消纳电量-清洁电力电量＝(可再生能源消纳占全社会用电量比重-清洁电力比例)
×
全社会用电量
21.通过分析本区域各类可再生能源发电量占比、发电利用小时数，计算规划年各类新能源装机容量，计算公式如下：
22.某一类新能源装机容量＝本地可再生能源发电量
×
该类新能源发电量占比/该类新能源发电利用小时数
23.在各类新能源装机容量确定后，开展调峰容量平衡，制定调峰电源建设改造方案，将负荷曲线与新能源出力曲线叠加，计算出系统峰谷差，再计算系统调峰容量需求，计算公式如下：
24.调峰容量需求＝系统峰谷差-本地电源调峰容量-外受电调峰容量。
25.进一步的，开展基础电力平衡，确定电网规划方案的方法为：
26.开展输电网各电压等级电力平衡，计算网供负荷，考虑电力紧平衡比例，获取变电容量规模；其中，某电压等级电网需新增变电容量的计算公式如下：
27.某电压等级电网需新增变电容量＝该电压等级网供负荷
×
电力紧平衡比例
×
该电压等级容载比要求－该电压等级现有变电容量
28.其中：电力紧平衡比例是指最大负荷时参与基础电力平衡的比例；各电压等级电网容载比按照电网规划设计导则选取。
29.进一步的，研究尖峰电力平衡，确定需求侧响应；
30.负荷曲线的尖峰负荷由需求侧响应、可中断负荷、电动汽车响应、储能共同承担，各类措施的尖峰平衡负荷的计算公式如下：
31.某一类措施的尖峰平衡负荷＝该类措施参与尖峰负荷比例
×
尖峰负荷；
32.其中：尖峰负荷取最大负荷的5％。
33.本发明的优点和积极效果是：
34.本发明以相关目标为引领，制定了一种以相关目标为引领的能源互联网能源网架规划方法，该方法能够有效支撑相关目标实现，建立能源需求、电力关键指标与各类型规划项目的逻辑链条，使得能源网架规划方案更加科学合理。
附图说明
35.以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
36.图1为本发明实施例提供的考虑碳排放平衡的能源互联网规划方法的流程示意图；
37.图2为本发明实施例提供的考虑碳排放平衡的能源互联网规划方法的能源电力碳
排趋势图。
具体实施方式
38.首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
39.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
40.如图1，本实施例提供的考虑碳排放平衡的能源互联网规划方法，包括如下步骤：
41.进行能源需求预测及能源结构分析；
42.开展碳排放评估，确定相关目标及电力关键控制指标；其中，所述电力关键控制指标包括可再生能源消纳占全社会用电量比重、清洁电力占全社会用电量比重、外受电比占全社会用电量比重；
43.开展电量及调峰平衡，确定新能源规模及调峰容量；
44.开展基础电力平衡，确定电网规划方案
45.研究尖峰电力平衡，确定需求侧响应；
46.进行碳排放校验，分析能源网架规划成效。
47.进一步的，所述进行能源需求预测及能源结构分析的方法为：
48.依据政府能源主管部门的能源规划，开展能源需求总量预测，并获得年能源消费总量、全社会用电量；
49.开展能源结构分析，分析煤炭、天然气、石油消费量及占能源消费总量比，分析非化石能源比重、电能占终端能源消费比重。
50.进一步的，确定相关目标时采用二氧化碳排放因子估算法，开展区域能源碳排放评估，计算公式如下：
51.碳排放量＝σ某类一次能源消费量
×
该类能源的二氧化碳排放因子+ 调入或调出电量
×
电力二氧化碳排放因子。
52.进一步的，确定新能源规模及调峰容量的方法为：
53.通过可再生能源消纳电量平衡，获取本地可再生能源发电量，获取公式如下：
54.本地再生能源发电量＝可再生能源消纳电量-清洁电力电量＝(可再生能源消纳占全社会用电量比重-清洁电力比例)
×
全社会用电量
55.通过分析本区域各类可再生能源发电量占比、发电利用小时数，计算规划年各类新能源装机容量，计算公式如下：
56.某一类新能源装机容量＝本地可再生能源发电量
×
该类新能源发电量占比/该类新能源发电利用小时数
57.在各类新能源装机容量确定后，开展调峰容量平衡，制定调峰电源建设改造方案，将负荷曲线与新能源出力曲线叠加，计算出系统峰谷差，再计算系统调峰容量需求，计算公式如下：
58.调峰容量需求＝系统峰谷差-本地电源调峰容量-外受电调峰容量。
59.进一步的，开展基础电力平衡，确定电网规划方案的方法为：
60.开展输电网各电压等级电力平衡，计算网供负荷，考虑电力紧平衡比例，获取变电容量规模；其中，某电压等级电网需新增变电容量的计算公式如下：
61.某电压等级电网需新增变电容量＝该电压等级网供负荷
×
电力紧平衡比例
×
该电压等级容载比要求－该电压等级现有变电容量
62.其中：电力紧平衡比例是指最大负荷时参与基础电力平衡的比例，一般取95％；各电压等级电网容载比按照电网规划设计导则选取。
63.进一步的，研究尖峰电力平衡，确定需求侧响应；
64.负荷曲线的尖峰负荷由需求侧响应、可中断负荷、电动汽车响应、储能共同承担，各类措施的尖峰平衡负荷的计算公式如下：
65.某一类措施的尖峰平衡负荷＝该类措施参与尖峰负荷比例
×
尖峰负荷；
66.其中：尖峰负荷取最大负荷的5％。
67.实施例2
68.作为举例，本实施例以某市为例对本发明的规划方法进行详细说明：
69.(1)进行能源需求预测，能源结构分析
70.根据政府能源主管部门能源规划，到2025年，全市能源消费总量控制在9111万吨标准煤，全社会用电量达到1125亿千瓦时；到2030年能源消费总量达到9800万吨标煤，全社会用电量1334亿千瓦时；
71.到2025年，煤炭消费量控制在3597万吨，占能源消费总量比重降至37.1％。新增用能主要由清洁能源满足，天然气消费比重提高到20％、非化石能源消费比重提高到9％；油品消费比重降至26.2％，电能占终端能源消费比重提高至38％；
72.(2)开展碳排放评估，制定相关目标及关键控制指标
73.采用二氧化碳排放因子法，以全市能源消费结构数据为基础，预测能源领域达到相关目标时间。近年，煤炭消费量下降，石油、天然气的消费量有所增长，外受煤电快速增长，使得二氧化碳排放量快速增长，到2025年达到峰值为16360万吨。
74.为保障相关目标实现，研究制定电力关键指标；到2025年，可再生能源消纳占全社会用电量比重达到19％，外受电比重提高至三分之一，外受绿电占外受电的三分之一。
75.(3)开展电量及调峰平衡，确定新能源规模及调峰容量
76.到2025年，再生能源消纳占全社会用电量比重达到19％，在外受绿电125亿千瓦时的情况下，本地可再生能源发电量需要达到90亿千瓦时。结合各类新能源现状及发展趋势，按照发电利用小时数风电2000小时、光伏1000小时、生物质3600小时、水电2000小时测算，2025年新能源装机规模达到600万千瓦，其中风电200万千瓦、光伏360万千瓦、生物质发电39.5万千瓦、水电0.5万千瓦。
77.到2025年，系统峰谷差进一步拉大，夏季达到895万千瓦、冬季达到730万千瓦。负荷曲线与新能源出力曲线叠加后的峰谷差，夏季达到 1093万千瓦，冬季达到940万千瓦。以现有本地电源的调峰能力和外受煤电调峰能力计算，到2025年调峰需求达到385万千瓦。其中，在发电侧，推动蓟州抽水蓄能电站建设，加强火电灵活性改造。其中抽水蓄能电站增加调峰能力200万千瓦，热电机组灵活性改造增加调峰容量150 万千瓦，电化学储能提升调峰
容量35万千瓦。
78.(4)开展基础电力平衡，确定电网规划方案
79.依照基础电力平衡计算方法，到2025年500kv网供负荷1612万千瓦，500千伏电网容载比按适度超前的原则选取2.1计算，2021-2025年，需要累积新增500千伏变电容量1114万千伏安。
80.220kv网供负荷2260万千瓦，220千伏电网容载比按适度超前的原则选取2.2计算，2021-2025年，需要累积新增220千伏变电容量1083 万千伏安。
81.110kv网供负荷1345万千瓦，110千伏电网容载比按上限2.2考虑计算，2021-2025年期间110千伏新增变电容量875万千伏安。
82.(5)研究尖峰负荷平衡，确定需求侧响应、储能、电动汽车响应率等规模
83.到2025年，负荷曲线尖峰5％的负荷由需求侧响应、可中断负荷、电动汽车响应、储能共同承担。其中需求响应负荷量56万千瓦，电动汽车响应量16万千瓦，用户侧储能5万千瓦，可中断负荷量38万千瓦。
84.(6)进行碳排放校验，分析能源网架规划成效
85.校验能源网架方案，
86.能源电力碳排＝发电侧碳排放-电能替代减排；
87.如图2所示，2020-2023年，能源电力碳排呈增长趋势，到2023年达到峰值4613万吨，之后缓慢下降；
88.能源电力碳排达峰2023年，低于能源碳排达峰的2025年，能源网架方案校验通过。
89.以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。