优化绿色能源交互系统及其普适性的数学模型
1. 宁波大学, 海运学院, 浙江宁波 315000
2. 浙大宁波理工学院, 计算机与数据工程学院, 浙江宁波 315000
| 摘 要： | 本文研究多种能源集成的智能微电网并建立一个具有普适性的数学模型。因为此模型能使用户及产消者在以下3个关键输出函数之间实现最佳权衡，它可提供输出功率、碳排放、以及能源效益或成本并且具有重要应用价值。智能电网的解决方案必须整合可再生能源和储能技术，以便解决常见新能源电站的弃风弃光问题。智能可再生能源系统可以保证各种智能电网的供电稳定安全运行，以合理应对其电力波动。根据研究结果，该数学模型可获得智能绿色能源交互系统（SDER）在数学上有效解；模型具有电力效用矩阵PUM。因为该矩阵是3X3方阵；它可以推导获得的3个本征输出函数及3个本征值。SDER在应用案例中可有效减少碳排放。例如，在一个典型应用的运营期间，SDER实现的碳排放减少到79.6%。得到的碳排因子在碳达峰状态下达到0.425kg/kWh至0.5537 kg/kWh，在碳中和时接近于零。最后，最优调度方法可使绿色能源交互系统的碳排放量最小化，从而有力推进宏观上碳达峰碳中和的目标及进度。 |
| 关 键 词： | 碳达峰; 碳中和; 能碳价模型; 绿色能源; 能源转型; 能源独立 |
| DOI： | 10.57237/j.jest.2024.03.003 |
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收稿日期: 2024-04-24
接受日期: 2024-05-24
在线出版日期: 2024-05-27
Application of a Mathematical Model on the Hybrid Optimized Green Energy Systems
1. The Maritime Faculty, Ningbo University, Ningbo 315000, China
2. Inst. of Comp Science & Data Engineering, NingboTech University, Ningbo 315000, China
| Abstract: | This article investigates a mathematical model for smart microgrids that integrate several energy resources. The model is ubiquitously applicable such that it enables users and prosumers to deliver an optimal trade-off among the following three key output functions. The solutions of smart grids deliver output power, an energy benefit or cost, and carbon emissions during operations. It is imperative for smart renewable energy systems to integrate both renewable energy and energy storage technologies so that the commonly discounted solar and/or wind power issues can be addressed. Energy storage technology can ensure the production of various smart grids with stable and safe operations to counter normal power fluctuations. The investigation conducted herein yields a predictive model with a mathematical power utility matrix that is specified by a 3X3 square matrix. As a result, carbon emissions can be effectively reduced; e.g., in one case, the achieved reduction is approximately 79.6% in real time. The standard carbon emissions reach a range of 0.425kg/kWh to 0.5537 kg/kWh at the carbon peak state and nearly zero at carbon neutrality. Finally, the optimal scheduling method results in minimized carbon emissions, thus greatly benefitting the existing carbon peak and carbon neutrality goals. |
| Keywords: | Carbon Peak; Carbon Neutrality; PEC Model; Green Energy; Energy Transition; Energy Independence |
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