河海大學(xué)新能源學(xué)院許世杰團(tuán)隊(duì)在《中國電力》2025年第4期發(fā)表論文《基于能碳耦合模型的微能源網(wǎng)源荷協(xié)同優(yōu)化調(diào)度研究》。該研究聚焦“雙碳”目標(biāo)下綜合能源系統(tǒng)低碳運(yùn)行的瓶頸，創(chuàng)新性地提出了“源-網(wǎng)-荷”全鏈條協(xié)同的優(yōu)化調(diào)度新框架，通過引入可調(diào)熱電比、動態(tài)碳排模型及“碳勢+電價(jià)”雙信號引導(dǎo)的低碳需求響應(yīng)，顯著提升了電-熱-氣耦合微能源網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性與低碳性，為區(qū)域能源系統(tǒng)的高效、智能降碳提供了關(guān)鍵技術(shù)路徑。

　　隨著全球能源轉(zhuǎn)型加速，綜合能源系統(tǒng)因其多能互補(bǔ)優(yōu)勢成為實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的核心載體。然而，傳統(tǒng)調(diào)度模式長期存在“重源側(cè)、輕荷側(cè)”的困境，即過度依賴發(fā)電側(cè)的碳捕集與交易，而忽視了海量用戶側(cè)參與調(diào)節(jié)的“沉睡”潛力，導(dǎo)致源荷割裂，系統(tǒng)整體能效與減碳能力難以突破。針對這一行業(yè)痛點(diǎn)，許世杰團(tuán)隊(duì)的研究旨在構(gòu)建一個(gè)打通“源-網(wǎng)-荷”的全新協(xié)同范式。

　　研究的創(chuàng)新突破體現(xiàn)在三大層面：

　　首先是源側(cè)的“靈活供能”革命。 團(tuán)隊(duì)摒棄了傳統(tǒng)固定熱電比的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組模型，轉(zhuǎn)而采用可調(diào)熱電比機(jī)組，并創(chuàng)新性地耦合熱泵、電鍋爐等電制熱設(shè)備，構(gòu)成靈活的能源樞紐。這套系統(tǒng)能像“智能能源管家”一樣，根據(jù)實(shí)時(shí)變化的電、熱負(fù)荷需求，動態(tài)調(diào)整能源產(chǎn)出比例，從源頭減少燃料浪費(fèi)與無效碳排放。更重要的是，研究突破了行業(yè)內(nèi)普遍采用的“固定碳排放強(qiáng)度”這一粗放假設(shè)，首次建立了機(jī)組碳排放強(qiáng)度與其出力水平動態(tài)關(guān)聯(lián)的精確模型，為后續(xù)整個(gè)系統(tǒng)的精細(xì)碳管理奠定了基石。

　　其次是網(wǎng)側(cè)的“碳足跡”精準(zhǔn)追蹤。 研究團(tuán)隊(duì)利用前沿的碳排放流理論，不僅分析了電網(wǎng)的潮流分布，還同步精準(zhǔn)刻畫了熱網(wǎng)中熱能(熱水)的流動與溫度衰減過程，從而成功構(gòu)建了電、熱兩種異質(zhì)能源網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一的“能碳耦合模型”。該模型能實(shí)時(shí)計(jì)算并繪制出網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的“碳勢地圖”，清晰揭示每消耗一度電或一焦耳熱所間接帶來的碳排放責(zé)任，實(shí)現(xiàn)了碳排放在時(shí)空維度上的透明化與可視化。

　　最后是荷側(cè)的“主動響應(yīng)”激活。 這是本研究的最大亮點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套“價(jià)格信號”與“碳勢信號”雙重引導(dǎo)的低碳需求響應(yīng)機(jī)制。用戶不再是被動消費(fèi)者，而是變?yōu)榉e極的“減碳合伙人”。他們不僅可以依據(jù)分時(shí)電價(jià)的高低來優(yōu)化用能成本，更能參考實(shí)時(shí)發(fā)布的“碳勢地圖”，主動將高能耗行為從碳排放高峰時(shí)段、高碳勢區(qū)域，轉(zhuǎn)移至低谷時(shí)段、低碳勢區(qū)域。這種負(fù)荷的“智慧平移”，在為用戶節(jié)省開支、甚至創(chuàng)造碳收益的同時(shí)，極大地平滑了系統(tǒng)峰谷差，從整體上降低了化石能源消耗與系統(tǒng)總碳排放。

　　通過基于改進(jìn)的IEEE 33節(jié)點(diǎn)電網(wǎng)和Barry島32節(jié)點(diǎn)熱網(wǎng)的仿真驗(yàn)證，該方法展現(xiàn)了卓越性能： 與采用固定熱電比的傳統(tǒng)模式相比，新方法使系統(tǒng)燃?xì)獬杀窘档?3.2%，碳排放量減少7.4%;動態(tài)碳排模型的應(yīng)用，使得成本與碳責(zé)任的核算更為精準(zhǔn)公平。研究表明，電價(jià)波動顯著時(shí)，經(jīng)濟(jì)性是用戶響應(yīng)的首要驅(qū)動力;而當(dāng)碳勢波動更劇烈時(shí)，減碳收益則成為主導(dǎo)因素，證明了雙重信號引導(dǎo)機(jī)制的有效性與適應(yīng)性。

　　這項(xiàng)研究成果標(biāo)志著微能源網(wǎng)調(diào)度從“源側(cè)單點(diǎn)減排”邁向了“源網(wǎng)荷協(xié)同降碳”的新階段。它通過精密的模型與算法，成功激活了用戶側(cè)這一規(guī)模巨大的分布式靈活性資源，為構(gòu)建更經(jīng)濟(jì)、更低碳、更具韌性的新型能源系統(tǒng)提供了堅(jiān)實(shí)的理論支撐與極具前景的工程化解決方案。