综合能源系统中的经济-碳协调：最优调度和灵敏度分析【IEEE33节点】附Matlab代码

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🔥 内容介绍

一、引言

在全球能源转型与 “双碳” 目标推进的背景下，综合能源系统（Integrated Energy System, IES）作为整合电、热、冷、气等多种能源形式的重要载体，其运行优化需兼顾经济性与碳减排双重目标，实现经济 - 碳协调成为关键研究方向。IEEE33 节点配电系统作为典型的电力网络测试平台，具有节点数量适中、网络结构清晰、包含辐射状拓扑及合理负荷分布等特点，能够有效模拟实际配电网运行场景，将其作为综合能源系统研究的基础框架，可更精准地分析系统在经济成本与碳排放量约束下的调度规律，为实际系统的优化运行提供理论支撑与技术参考。

二、综合能源系统经济 - 碳协调的核心内涵与原则

（一）核心内涵

综合能源系统的经济 - 碳协调，是指在系统运行过程中，通过合理分配各类能源生产、传输、转换与存储设备的出力，在满足用户多元化能源需求（如电力负荷、热力负荷等）和系统安全约束（如节点电压约束、线路功率约束、设备容量约束等）的前提下，同时实现系统经济成本最小化与碳排放量最小化的双重目标。其中，经济成本主要包括能源采购成本（如购电成本、购气成本）、设备运行维护成本、储能设备充放电成本等；碳排放量则主要来源于化石能源（如天然气、煤炭）的消耗，需根据不同能源的碳排放系数进行量化计算。

（二）协调原则

1. 多目标优化原则：经济成本与碳排放量往往存在耦合与博弈关系，单纯追求经济成本最低可能导致碳排放量大幅增加，而过度强调碳减排又可能显著提高运行成本。因此，需采用多目标优化方法，构建兼顾两者的优化目标函数，寻求两者之间的最优平衡解。

1. 系统整体性原则：综合能源系统包含多个子系统（如电力子系统、热力子系统、天然气子系统），各子系统之间存在能量耦合与相互影响。在经济 - 碳协调过程中，需从系统整体角度出发，考虑各子系统之间的能量流动与协同优化，避免局部优化导致系统整体性能下降。

1. 不确定性适应原则：综合能源系统运行过程中面临多种不确定性因素，如可再生能源（风能、太阳能）出力波动、用户负荷变化、能源价格波动等。经济 - 碳协调需具备一定的不确定性适应能力，通过合理的预测方法与鲁棒优化策略，降低不确定性因素对系统经济 - 碳协调效果的影响。

三、基于 IEEE33 节点的综合能源系统模型构建

（一）IEEE33 节点电力网络基础模型

IEEE33 节点配电系统为辐射状网络，包含 33 个节点、32 条支路，额定电压为 12.66kV，总有功负荷为 3.715MW，总无功负荷为 2.300Mvar。该网络中节点 1 为平衡节点，其余节点为 PQ 节点（已知有功功率和无功功率负荷）。在综合能源系统框架下，需对该基础模型进行扩展，融入分布式能源（如分布式光伏、微型燃气轮机）、储能设备（如蓄电池储能）及能源转换设备（如电锅炉、吸收式制冷机），形成多能源耦合的系统结构。

四、经济 - 碳协调的最优调度模型与求解

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 张磊.基于电压监测系统的配电网无功优化研究[D].华北电力大学(保定) 华北电力大学,2014.DOI:10.7666/d.D528776.

[2] 耿光飞,宋方烁,汪泽州,等."源-网-荷-储"协调控制低碳经济优化及降碳效果分析[J].电力系统保护与控制, 2025(9).

[3] 张磊.基于电压监测系统的配电网无功优化研究[D].华北电力大学,2015.

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