電力系統(tǒng)碳排放流的計算方法初探_周天睿

1、第36卷 第11期2012年6月10日Vol.36 No. 11J une 1 0 , 2 01 2電力系統(tǒng)D動化Aulomulion “Elcclric 卩 <.i wcr Sy sit msDOI : 10.396 9/- .issn .1000-1026 .2012.11 .00 8電力系統(tǒng)碳排放流的計算方法初探周天睿，康重慶，徐乾耀，陳啟鑫電力系統(tǒng)國家重點實驗室，清華大學電機系，北京市1000 84)摘要：電力系統(tǒng)碳排放流分析的理念為低碳電力帶來了新的研究方向。根據(jù)潮流計算的結(jié)果準確而系統(tǒng)地求解電力系統(tǒng)中碳排放流的分布成為亟待解決的問題。在電力系統(tǒng)碳排放流分析理論的基礎(chǔ)上，進一步

2、分析了碳排放流和電力系統(tǒng)潮流計算之間的異同，以及電力系統(tǒng)碳排放流的影響因素、計算體系和計算思路；根據(jù)碳排放流求解的需要，定義了一些關(guān)鍵矩陣和向量；結(jié)合電力系統(tǒng)潮流計算方法與高等電力網(wǎng)絡(luò)分析方法，在忽略網(wǎng)損的情況下，建立了電力系統(tǒng)碳排放流的基本計算方法，并通過算例系統(tǒng)驗證了該方法的正確性。關(guān)鍵詞：碳排放流；低碳電力技術(shù)；潮流計算；節(jié)點碳勢44 第36卷 第11期2012年6月10日Vol.36 No. 11J une 1 0 , 2 01 244 第36卷 第11期2012年6月10日Vol.36 No. 11J une 1 0 , 2 01 211 rights resetved.http:譏

3、vww工nki.n0引言發(fā)展低碳電力是電力行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必 經(jīng)之路。低碳電力的發(fā)展需基于對電力系統(tǒng)碳排放 認識的深化在基于宏觀統(tǒng)計法的碳排放分析中，碳排放僅根據(jù)一次能源消耗換算得到，在電力系統(tǒng)中僅將火力發(fā)電廠視為點排放源進行研究，與電力系統(tǒng)分析中的潮流計算相脫節(jié)，未體現(xiàn)電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)”特征。文獻1 提岀了將碳排放視為依附于潮流 而存在的虛擬網(wǎng)絡(luò)流的思想，將碳排放與電力潮流分析相結(jié)合，建立了電力系統(tǒng)碳排放流的理念和理論框架。由于碳排放流概念的提出，使電力系統(tǒng)中的碳排放不僅是電力生產(chǎn)的環(huán)境成本 ，更成為了表征電 力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)低碳特征的重要指標 。碳排放流也 成為在電力系統(tǒng)中具有明確物理意義并可

4、詳細描述 電力生產(chǎn)與消費過程中碳排放轉(zhuǎn)換關(guān)系的基礎(chǔ)性分 析工具，為低碳電力研究領(lǐng)域的拓展提供了很好的思路。若能在已知電力系統(tǒng)潮流分布的基礎(chǔ)上對碳 排放流的分布做到及時掌握，則無論是面 向不同地區(qū)間因電量交換引起的碳排放量轉(zhuǎn) 移的計算，還是 面向不同時間尺度下低碳電力調(diào)度與低碳電源、電網(wǎng)規(guī)劃的方法，都可借助碳排放流的分析結(jié) 果進行 深入分析。因此，在潮流計算的基礎(chǔ)上對電力系統(tǒng)中碳排放流分布進行快速、準確的計算不可或缺，電力系統(tǒng)碳排放流的計算將成為一個基礎(chǔ)性的關(guān)鍵收稿日期：2012-)4-0。高等學校博士學科點專項科研基金資助項目(201 00002110007 )；國家自然科學基金資助項目61

5、10 7059)。問題。由此，本文將借鑒電力系統(tǒng)潮流分析的理論基 礎(chǔ)，討論碳排放流計算與潮流計算間的聯(lián)系，結(jié)合碳排放流的基礎(chǔ)與性質(zhì) 1，建立電力系統(tǒng)碳排放流的 基本計算方法。并對該方法進行必要的討論與算例 驗證，以滿足低碳電力相關(guān)問題的研究需要。1碳排放流與潮流計算的異同1.1 計算本質(zhì)與影響因素電力系統(tǒng)潮流計算的本質(zhì)是根據(jù)給定的運行條 件和網(wǎng)路 結(jié)構(gòu)確定整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。在電網(wǎng) 中，潮流主要受電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)參數(shù)和邊界條件所 約束8-0】。與潮流計算對應(yīng)，電力系統(tǒng)碳排放流計算的本 質(zhì)是根據(jù)潮流分布定量確定電力系統(tǒng)碳排放流的流 動狀態(tài)，以便辨識電力系統(tǒng)中碳排放的來龍去脈”。潮流分析與碳排放流分

6、析間存在以下聯(lián)系和區(qū) 別：一方面，碳排放 流依附于潮流存 在，影響系統(tǒng)潮 流分布的因素均會對碳排放流分布 產(chǎn)生影響，如電力網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)在碳排放流與潮流計算中所形成 的基本約束相同；另一方面，碳排放流還與發(fā)電機組 的碳排放特性相關(guān)，具有自身獨特的流動性質(zhì)，因此碳排放流除了受潮流分布的約束外，還受潮流計算之外的一些參數(shù)與邊界條件的影響。整體來講，電力系統(tǒng)碳排放流的分布與電力系 統(tǒng)潮流分布既密切相關(guān)又有所區(qū)別。電力系統(tǒng)碳排放流與潮流都受網(wǎng)絡(luò)拓撲、線路和變壓器阻抗、機組出力和節(jié)點負荷因素影響；而僅影響碳排放流而不影響潮流的因素為電網(wǎng)潮流和機組碳排放強度。從中可以看出，影響系統(tǒng) 碳排放流的邊界 條件與

7、系統(tǒng)44 第36卷 第11期2012年6月10日Vol.36 No. 11J une 1 0 , 2 01 244 -學術(shù)研究 周天睿，等電力系統(tǒng)碳排放流的計算方法初探iina Academic Journal Eketronit Publishin；,All rights reset ved. hte：譏vww工nkLiier的運行狀態(tài)相關(guān) 。另外，由于電力 系統(tǒng)中的能耗和 碳排放主要與電源的有功岀力相關(guān)，受發(fā)電機組無功岀力的影響甚微，故碳排放流主要受系統(tǒng) 中有功 潮流的影響。雖然系統(tǒng)無功分布會在一定程度上決 定電網(wǎng)中有功功率的損耗，對系統(tǒng) 碳排放量和碳排放流的分布帶來間接影響，但是在 不計

8、網(wǎng) 損的情況下可認為碳排放流僅受系統(tǒng)有功潮流計算結(jié)果的影 響。下文所介紹的碳排放流計算方法將基于不計網(wǎng) 損的前提展開。網(wǎng)損乃至無功潮流對系統(tǒng)碳排放流 計算簡稱碳流計算)的影響將在未來的研究中予以 完善。1 . 2 計算體系與特點整體而言，潮流分析側(cè)重于研究電力系統(tǒng)的運 行方式；碳排放流側(cè)重于分析電力系統(tǒng)碳成本的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)移和消費。加之碳流計算基于已平衡的系統(tǒng)潮流，因此碳排放流的計算體系將與潮流分析有所區(qū)別。首先，在潮流計算中，為保證全系統(tǒng)的功率平 衡，需要設(shè)立平衡節(jié)點。由于碳排放流與潮流一一 對應(yīng)，因此當系統(tǒng)的電力電量供需平衡時，碳排放流的注入與流岀必 然平衡。由此，基于已達穩(wěn) 態(tài)平衡 的系統(tǒng)潮

9、流分布進行碳流計算時，無需另設(shè)平衡 節(jié)點。其次，因碳流計算需基于潮流計算的結(jié)果展開，兩者存在因果關(guān)系 。當潮流計算完 成時，系統(tǒng)中各 個節(jié)點的所有變量均為已知，系統(tǒng)中各種節(jié)點的有功功率和無功功率在碳流計算中不存在已知量的差 異，因此潮流計算中的節(jié)點分類對碳流計算無影響。另外，因潮流計算更注重系統(tǒng)中節(jié)點和支路上 的潮流分布，于是潮流計算將其轉(zhuǎn)化為各個節(jié)點的已知條件 如節(jié)點有功功率、無功功率等)。而系統(tǒng)中機組出力和負荷的信息對應(yīng)著碳排放流的生產(chǎn)和 消費，在碳流計算中十分重要。通過潮流計算可得到系統(tǒng)中的潮流分布，對碳排放流在電網(wǎng)中轉(zhuǎn)移的邊界條件進行限定。在此基礎(chǔ)上還需對系統(tǒng)中發(fā)電機組和用電負荷的特征

10、，以及其在系統(tǒng)中的連接關(guān)系進行詳細描述 ，以完善碳流計算的基礎(chǔ)，明確電力系統(tǒng)碳排放流的計算目標。具體內(nèi)容如表 1所示。1 . 3 計算思路在潮流分析中，當所有節(jié)點的有功功率、無功功率、電壓和相角都通過計算得到后，所有支路的潮流就可以求得。根據(jù)碳排放流的性質(zhì)，當某節(jié)點的碳勢已知時 ， 對于所有從該節(jié)點流出有功潮流的支路，這些支路上潮流的碳流密度均與該節(jié)點碳勢相等門。當系統(tǒng)中所有節(jié)點的碳勢已 知時，所有支路的碳流率可通表i碳流計算的已知內(nèi)容與待求內(nèi)容Table 1 Known an d unknown con tentsin carbon flow calculation描述對象潮流分布發(fā)電機組已

11、知內(nèi)容系統(tǒng)潮流穩(wěn)態(tài)分布 接入系統(tǒng)的位置注入功率機組碳排放強度待求內(nèi)容 系統(tǒng)中的節(jié)點碳勢 系統(tǒng)碳排放流分布用電負荷在系統(tǒng)中的位置負荷功率電力消費碳排放強度負荷碳流率過支路起始節(jié)點的碳勢和支路潮流求得。若系統(tǒng)中各節(jié)點的碳勢可通 過計算得到，則各條支路乃至關(guān) 鍵斷面的碳流率和流量可求。因此，系統(tǒng)各節(jié)點的碳勢應(yīng)為碳流計算的首要目標，也是下文將詳細介紹的內(nèi)容。2碳流計算的基礎(chǔ)已知某系統(tǒng)具有N個節(jié)點，其中有K個節(jié)點 存在機組注入，m個節(jié)點存在負荷，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 已知 非降階的節(jié)點 支路關(guān)聯(lián)矩 陣口已知)。若不 考慮系統(tǒng)網(wǎng)損，可直接通過直流潮流等 方法計算得 到系統(tǒng)潮流分布 。為清晰地描述電力系統(tǒng)碳排放流，

12、需在已有的電力系統(tǒng)潮流計算體系下提岀如下新概念及其定 義，為形成電力系統(tǒng)碳流計算的基本方法奠定基礎(chǔ)。2 .支路潮流分布矩陣支路潮流分布矩陣(branch power flow distribution matrix)為 N 階方陣'用 Pb =)NxN表示。定義該矩陣的目的是為了描述電力系統(tǒng)的有 功潮流分布，從電力網(wǎng) 絡(luò)層面給定碳排 放流分布的 邊界條件。該矩陣既包含電力網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)信 息，又包含系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)有功潮流的分布信息。支路潮流分布矩陣中的元素具體定義如下。若節(jié)點i與節(jié)點j i,j = 1,2，N )間有支路 相連，且經(jīng)此支路從節(jié)點i到節(jié)點j流過的正向有 功潮流為p ,則PBi

13、=p ,pBj = o ；若流經(jīng)該支路的有 功潮流p為反向潮流，則Pbs =0,PBi = p ；其他情 況下Pbh = PBi =0 °特別地，對所有對角元素，有 PBi = 0 i= 1 ,2，,N)。2.2機組注入分布矩陣機組注入分布矩陣(power injection distribution matrix )為 K X N 階矩陣，用 Pg = PGk)KXN表示。定義該矩陣的目的是為了描述所 有發(fā)電機組與電力系統(tǒng)的連接關(guān)系以及機組向系統(tǒng) 中注入的有功功率，同時也是便于描述 系統(tǒng)中發(fā)電機組產(chǎn)生碳排放流的邊界條件。矩陣中的元素具體45201 2, 36 ()電舟茶統(tǒng)勺動祀P

14、Nu1)0 ,則 p Gi = 0。 Pnu = 0 , i 工 j )。，PN矩陣的第i行對定義如下若第k « = 1,2,，K)臺發(fā)電機組接入節(jié)點j ,且從第k個含有發(fā)電機的節(jié)點注入節(jié)點j的有功潮流為 p ,則 PGkj = p,否則 P GkJ = 0 ° 2 . 3 負荷分布矩陣負荷分布矩 陣Goad distribution matri x)為 M X N階矩陣，用 P L Pp Lmj ) M X N 表示。定義該矩 陣的目的是描述所有用電負荷與電力系統(tǒng)的連接關(guān) 系以及有功負荷量，以描述系統(tǒng)中電力用戶 消費碳 排放流的邊界條件。矩陣中的元素具體定義如下 。若節(jié)點

15、j是第m 6 1,2,，M )個存在負荷 的節(jié)點，且有功負荷為 p,則PLmj=p,否則PLmj= 0。 2 .4 節(jié)點有功通量矩陣節(jié)點有功通量矩陣(nodal active power flux matrix)為N階對角陣，用Pn pNij )nxn表示。根 據(jù)基爾霍夫電流定律，任何時刻對任意節(jié)點，所有流 入、流岀該節(jié)點的支路電流的絕對值相等，代數(shù)和恒等于0。由此，在潮流分析中，任意節(jié)點的凈注入功 率均為0。但在碳流計算中，節(jié)點碳勢只受注入潮 流的影響，從節(jié)點流出的潮流對節(jié)點碳勢不產(chǎn)生影響。因此，相比流經(jīng)節(jié)點電流和潮流的代數(shù)和，碳流計算更關(guān)注 考慮潮流方向下流入節(jié)點有功潮流的絕對量"

16、;，稱之為節(jié)點有功通量。在潮流分析中，該概念未被使用和定義。在碳流計算中，將利用此概 念來描述系統(tǒng)中發(fā)電機組對節(jié)點以及節(jié)點對節(jié)點碳 勢的貢獻。節(jié)點有功通量矩陣的元素具體定義 如下。對節(jié)點i,令表示有潮流流入節(jié)點i的支路 集合，pEs為支路s的有功功率，則有 式中：p ©為接入節(jié)點i的發(fā)電機組岀力，若該節(jié)點無發(fā)電機組或發(fā)電機組岀力為 該矩陣中所有非對角元素 根據(jù)以上3個矩陣的定義角元素等于Pb矩陣和Pg矩陣第i列元素之和若令Pz= Pb PG”，不難發(fā)現(xiàn)：Pn diag £n+kPz )2)式中：zn+k為N+K階行向量，向量中所有元素均 為1下文同)。式2)表明，當電力系統(tǒng)

17、的Pb和PG矩陣已知 時，Pn可通過Pb和Pg矩陣直接生成。2.5 發(fā)電機組碳排放強度向量不同發(fā)電機組具有不同的碳排放特性，在碳流計算中為已知條件，可組成系統(tǒng)的發(fā)電機組碳排放 強度向量。設(shè)第k k = l,2,：K )臺發(fā)電機組的碳 排放強度為eck ,則發(fā)電機組碳排放強度向量Unit carbon emission intensity vector)可表示為 :Eg & G1 eG2 eGK 3)2.6節(jié)點碳勢向量電力系統(tǒng)碳排放流的首要計算目標為所有節(jié)點的碳勢。設(shè)第i i = l,2,，N)個節(jié)點的碳勢為 eni，則節(jié)點碳勢向量 (iodal carbon intensity vec

18、tor) 可表示為 ：En e N1 e N2 eNN 4 )2 . 7支路碳流率分布矩陣計算得到節(jié)點碳勢向量后，可進一步得到系統(tǒng)各個支路的碳流率。由此定義支路碳流率分布矩陣(branch carbon em is sion flow rate distribution matrix)為N階方陣'用Rb=做 Bij ) N XN 表示。支路碳流率分布矩陣元素定義與支路潮流分布 矩陣相似。若節(jié)點i與節(jié)點j (,j=1,2,，N )間 有支路相連，且經(jīng)此支路從節(jié)點i到節(jié)點j流過正 向碳流率為R ,則R Bi = R R Bj 0 ；若流經(jīng)該支路的 碳流率R為反向，則Rbu=0,Rbu=R；

19、其他情況下 Rbu=Rbu=0。特別地，對所有對角元素，有Rbu 0i = l,2,，N)。根據(jù)上文分析，有Rb P Bdiag En)5 )2.8負荷碳流率向量計算得到節(jié)點碳勢向量后，節(jié)點負荷的用電碳排放強度與該節(jié)點碳勢相等。結(jié)合負荷分布矩陣 ，可得所有負荷對應(yīng)的碳流率，物理意義為發(fā)電側(cè)為供應(yīng)節(jié)點負荷每單位時間產(chǎn)生的碳排放量。對第 m m=l,2,，M )個存在負荷的 節(jié)點，與其負荷對 應(yīng)的碳流率為 RLm，則負荷碳流率向量load carbonemission rate vector)可表示為 :Rl Rli R L2 Rlm6)由上文分析，有Rl PlEn7)3 電力系統(tǒng)碳流計算方法3

20、.1計算方法 由節(jié)點碳勢的定義，可得系統(tǒng)中節(jié)點i的碳勢 eNi為：XpBp s + p Gie G1eNi 8)打 pBs + p Gi式中：s為支路s的碳流密度。P式8)的物理意義為：節(jié)點i的碳勢由接入該節(jié)點的發(fā)電機組產(chǎn)生的碳排放流和從其他節(jié)點流入該節(jié)點的碳排放流共同作用決定。其中等號右端分子201 2, 36 ()電舟茶統(tǒng)勺動祀201 2, 36 ()電舟茶統(tǒng)勺動祀46 un11 rights res®-學術(shù)研究 周天睿，等電力系統(tǒng)碳排放流的計算方法初探和分母的含義分別為節(jié)點i受上述2類節(jié)點的碳排放流和潮流的貢獻。根據(jù)碳排放流的性質(zhì)，支路碳 流密度ps可由支路始端節(jié)點碳勢替代，將

21、式§)改 寫為以下矩陣形式：i) / T丁、n n PeEn+PgEg丿人、eNi =k 9)Ep Bvi +式中:N)= 6,o,，i,，o),為n維單位行向量 其中第i個元素為i下文同)。根據(jù)節(jié)點有功通量矩陣的定義，可得:圖1電力系統(tǒng)碳排放流計算流程Fig. 1 Flow chart of powe r system carbon emission flow calculationP Bvi +nNTio)由式9)和式io)可得：i)/ i) T1)/ TTnNPN n N 丿 eNi = n N PbEn + PgEg)il 丿由于Pn矩陣為對角陣，將式ll)擴充至全系統(tǒng)維度，

22、可得:TTPnEn = P bEn + PgEg整理后可得系統(tǒng)所有節(jié)點的碳勢計算公式為12)因本算例不考慮網(wǎng)絡(luò)損耗，系統(tǒng)潮流分布可用直流潮流法計算。系統(tǒng)中各機組岀力和各用戶負 荷，以及系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)有功潮流分布如圖2所示，圖中所有帶小數(shù)點數(shù)值均為有功功率，單位為 MW。E n = Pn Pb ) ：pGeg13)3 . 2 可行性分析下面分析式13)中Pn PT的可逆性。若系統(tǒng)為連通網(wǎng)絡(luò)，且穩(wěn)態(tài)時電力系統(tǒng)中所有QI0 ”躬線路中均存在 有功潮流，則Pn所有對角元素均不為0。因Pb矩陣所有對角元素為0,所以Pn P： 的對角元素與 Pn對角元 素相同。若Pn pB的下 三角部分存在非零元，則可從其第列

23、開始，從上到 下，將該列所 有非零元通過線性變換消為0。根據(jù) Pb矩陣的性質(zhì)Pn pT的非對角位置若存在非零 兀p N1工0 ,則其對稱位置必有p N1 = 0 ,在下三角非零元消去的過程中，不改變對角元素的 值。將此操作逐列進行，可將Pn pB變換為上三角陣 ，而其 對角元素不 發(fā)生變化。由此分析可知，pnpT的 行列式的值即為對角線元素之積，其可逆性 可以得到保證。I比“I nl12帕I? 415世 第L bJJits 1314另一方面，若系統(tǒng)不連 通 存在孤立節(jié)點)或者 因系統(tǒng)高度對稱等原因使得穩(wěn)態(tài)時與某一節(jié)點相連 線路的潮流均為 0,則Pn PT中相應(yīng)的對角元將岀 現(xiàn)零元素，使其不可逆

24、。為避免此類狀況，應(yīng)在計算 前校驗Pn矩陣的對角元，若存在零元素，應(yīng)將零元 素對應(yīng)的節(jié)點和與該節(jié)點相連的機組和線路從電網(wǎng) 中消去，更新所有計算矩陣和向量的值之后，再計算系統(tǒng)碳排放流分布 。綜上所述，電力系統(tǒng)碳流計算過程如圖所示。4 算例分析為驗證上述系統(tǒng)節(jié)點碳勢求解方法的效果，本文針對IEEE 14母線系統(tǒng)進行分析 。圖2 IEEE 14母線系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流分布Fig. 2 Steady power flow distributionof I EEE 14-bus system給定所有發(fā)電機組碳排放強度向量單位為 gCO2/ twh)。設(shè)定G1為燃煤 機組，碳排放強 度較高；G2和G4為燃氣機組，

25、碳排放強度較??；G3和G5為分布式風力發(fā)電和水電機組，碳排放強度 為0。Eg如下所示。Eg =刃552505200 *14)由上述數(shù)據(jù)，經(jīng)校驗| pn |工0,可根據(jù)式13) 計算得到所有節(jié)點的有功通量和碳勢，如表2所示。觀察所得結(jié)果，對于1,8,11,12號節(jié)點，流入這 些節(jié)點的潮流僅來源于某一臺發(fā)電機組或某一個與 之相鄰的節(jié)點。因此這些節(jié)點的節(jié)點碳勢應(yīng)與其上994-2012 C'hina Acadcinic Journal Llcctronk Publishing J kw證 All rights reserved, htrp:沁47201 2, 36 ()電舟茶統(tǒng)勺動祀游提供有功

26、潮流的節(jié)點或發(fā)電機組的碳勢保持一 致。實際計算結(jié)果亦是如此。從發(fā)電機組G1至 G5岀發(fā)，根據(jù)潮流流向逐個計算所有節(jié)點的碳勢，所得結(jié)果亦與上述結(jié)果一致。可驗證該算法的正確性 。表2節(jié)點有功通量與節(jié)點碳勢Table 2 Nodal active power flux an d nodal carbon intensity節(jié)點節(jié)點有功通節(jié)點碳勢/量/ MWgCO2 - (kW - h) -1)1120.00875. 002117.9575 6. 31394.2 0275. 05472. 77792. 76569.46828. 16643.95694. 94732.42303. 70820.00094

27、3.75430. 36109.00545. 89117.43694. 94127.71694. 941319.22694. 941414.90531. 93進一步，可通過式5)計算支路碳流率分布矩陣Rb ,得到所有支路的碳流率，如表3所示。表3 支路有功潮流與碳流率Table 3 Active power flow and carbon emissionflow rate of each branch起始 節(jié)點i終止節(jié)點J支路有功潮流/MW支路碳流密度 gco2 kw /h) 1)碳流率/ tC02'h1)1277. 95875.0068. 211542. 05875.0036. 79

28、2332. 98756.3124. 942435. 85756.312 7. 112527. 41756.3120. 7334-1. 22792.760.9745-3 6. 92828.16 30.584712.42792.769. 854811. 33792.768. 985624. 95828.1620. 666117. 43694.945. 166127. 71694.945. 3661317. 61694.9412. 2478-20. 00007932.42303.709. 859105. 07430.362. 189149. 18430.363. 9510113. 93694.94

29、2.7312131. 61694.941. 1213145. 72694.943. 98進一步計算流出節(jié)點的碳流率向量和分布矩陣RL,得到所有負荷和機組注入的碳流率，如表4 所示。表4 負荷碳流率和機組注入碳流率Table 4 Load carbon emission rate and unit carbon emission intensity節(jié)點負荷碳流率/ tC02 h1 )機組注入碳流率/tCO2 - h 1 )10105. 00216. 4121. 00325. 91043 7. 89056. 29067. 789. 88912. 700104. 910112. 430124. 24

30、0139. 380147. 930合計135. 88135. 88從表4可看岀，在不計網(wǎng)損的前提下，系統(tǒng)注入碳流率與系統(tǒng)流出碳流率總和相等，驗證了碳排放流的守恒。上述分析僅針對某個時間斷面而進行。進一步，若針對多時段問題進行類似分析，基于上述方法可得到系統(tǒng)中不同節(jié)點碳勢在不同時段的變化過程。在短時間尺度內(nèi)，當系統(tǒng)中存在風力發(fā)電，或者碳捕集電廠113時，有助于協(xié)助系統(tǒng)通 過修改運行方式實現(xiàn)面向低碳 的運行優(yōu)化，在長時間尺度內(nèi)可通過對各節(jié)點碳流量的統(tǒng)計對系統(tǒng)的碳排放進行更為細致的界定與低碳責任劃分14。5 結(jié)語碳排放流分析理論是電力系統(tǒng)的新理論，也是低碳電力發(fā)展的新契機。本文結(jié)合電力系統(tǒng)潮流計 算

31、方法與高等電力網(wǎng)絡(luò)分析方法，在忽略網(wǎng)損的情況下，建立了電力系統(tǒng)碳排放流的基本計算方法。 該方法實現(xiàn)了根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲、系統(tǒng)潮流分布和系統(tǒng)機組碳排放信息準確求解系統(tǒng)中各節(jié)點碳勢和支路 碳流率的過程。通過算例對該方法的正確性進行了 驗證。希望本文的工作為電力系統(tǒng)碳排放流理論的 進一步發(fā)展和應(yīng)用推廣提供參考。參考文獻周天 睿，康重慶，徐乾耀，等.電力系統(tǒng)碳排放流分析理論初探 門.電力系統(tǒng)自動化，20 12,36 <):1-7.ZHOU Tianrui， KANG Chongqing， XU Qianyao， et al. Preliminary theo retical investigation

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40、Enail： mirage00 7foxmail .com康重慶196 9),男，通信作者，教授,IEEE高級會員， CSEE高級會員，主要研究方向：電力規(guī)劃與運行、低碳電力 技術(shù) ° Em ail ： cqkang徐乾耀1 98 7)，男，博士研究生，主要研究方向：電力 規(guī)劃、風力發(fā)電°49 un1 Electronic Publishinfl House. All riflhhtr口:冷 www 工 nki. 11-學術(shù)研究 周天睿，等電力系統(tǒng)碳排放流的計算方法初探49 un1 Electronic Publishinfl House. All riflhhtr口:冷 www 工 nki. 11-學術(shù)研究 周天睿，等電力系統(tǒng)碳排放流的計算方法初探Preliminary Investigation on a Method for Carbon Emission Flow Calculation of Power SystemZHOU Tianrui , KANG Chongqing , XU Qianyao , CHEN QixinState Key Lab of Powe r Sy stems , Department of Electrical Engin eering, Tsin ghua University, Beijin