考虑集成碳捕集电厂灵活性的源-荷-储资源两阶段鲁棒优化调度模型

　　针对高比例可再生能源并网导致的电力系统灵活性短缺问题，研究人员提出集成碳捕集电厂(ICCPP)改造方案，结合源-荷-储多资源特性量化系统整体灵活性供给能力，并采用区间法计算考虑净负荷"首尾"不确定性的灵活性需求，建立两阶段鲁棒优化(TRO)调度模型。案例表明ICCPP可使碳排放减少44.93%，灵活性短缺完全消除，日前调度总成本降低28.44%，为电力系统低碳灵活运行提供新范式。

　　

在"碳达峰、碳中和"目标驱动下，以风光为代表的可再生能源大规模并网给电力系统带来严峻挑战。可再生能源发电的间歇性、随机性和反调峰特性导致净负荷(net load)呈现强不确定性，国际能源署(IEA)将应对这种不确定性的能力定义为电力系统运行灵活性。然而，当前电力系统正面临灵活性短缺的瓶颈问题，亟需挖掘多维度资源的灵活调节潜力。作为短期至中期电力供应核心的传统火电厂(TPP)，频繁启停调峰会加速设备老化并增加碳排放强度，这与系统低碳转型目标形成矛盾。

针对这一难题，山西某高校研究团队在《International Journal of Greenhouse Gas Control》发表创新研究，提出通过改造火电厂形成集成碳捕集电厂(ICCPP)，构建考虑源-荷-储资源灵活性的两阶段鲁棒优化调度模型。该研究创新性地将碳捕集与存储(CCS)装置和溶剂储罐整合到火电厂，形成兼具低碳与灵活调节能力的ICCPP系统。通过量化多资源灵活性供给能力，结合改进的区间法计算灵活性需求，最终建立考虑灵活性供需平衡的两阶段鲁棒优化(TRO)模型，采用列与约束生成(CCG)算法求解。

关键技术方法包括：1)基于蒙特卡洛采样的风光出力预测误差区间生成；2)考虑净负荷"首尾"不确定性的区间法改进；3)源-荷-储多资源灵活性供给能力量化模型；4)以中国山西运城地区电网为对象的案例验证，包含7台火电机组(总装机1200MW)的实测数据。

【The flexible operating principle of ICCPP】
研究团队提出ICCPP通过烟气分流系统和溶剂储罐实现双重灵活性调节。当系统需要快速爬坡时，通过分流装置将部分烟气直接排放(最高分流比30%)，立即释放机组出力潜能；在负荷低谷期，则将富余溶剂暂存于储罐，待负荷高峰时调用存储溶剂处理积存烟气。这种"时空转移"策略使碳捕集能耗与发电出力解耦，相比传统CCPP提升调节速率达512.8MW。

【Quantification of flexibility supply capacity】
通过建立灵活性供给能力量化模型，研究发现ICCPP可同时提供向上(FRU)和向下(FRD)灵活性：在常规CCPP模式下，通过分流调节可实现36.9%的碳减排，但仍有17.45MW FRU和512.8MW FRD短缺；加装溶剂储罐后，系统实现零灵活性短缺，碳排放进一步降低8.03%。负荷侧电动汽车(EV)和储能的协同参与使系统总调节能力提升23.6%。

【A TRO model that accounts for supply and requirement for flexibility】
所建TRO模型在第一阶段确定ICCPP、TPP和抽水蓄能(PSS)的基态运行方案，第二阶段考虑风光出力"最恶劣场景"进行鲁棒优化。通过引入置信度和不确定性参数调节模型保守性，相比传统鲁棒优化(RO)降低保守性19.7%。案例显示该模型使日前调度总成本降低23.14%，且在不同置信水平下均保持方案可行性。

【Conclusion】
该研究证实：1)改进的区间法能准确反映净负荷"首尾"不确定性，提升灵活性需求计算精度；2)ICCPP通过"碳-电"协同调节实现44.93%的碳减排，且完全消除灵活性短缺；3)TRO模型在85%置信度下取得经济性与鲁棒性最佳平衡，总成本降低28.44%。这项研究为高比例可再生能源电力系统提供了"低碳-灵活-经济"协同优化的新路径，其中溶剂储罐配置策略和考虑多时间尺度不确定性的TRO建模方法具有重要工程应用价值。研究团队特别指出，未来需进一步研究ICCPP在多元能源市场环境下的竞价策略，以及碳捕集能耗与系统频率调节的动态耦合机制。