许世杰团队在《中国电力》发表微能源网源荷协同优化调度研究论文

　　河海大学新能源学院许世杰团队在《中国电力》2025年第4期发表论文《基于能碳耦合模型的微能源网源荷协同优化调度研究》。该研究聚焦“双碳”目标下综合能源系统低碳运行的瓶颈，创新性地提出了“源-网-荷”全链条协同的优化调度新框架，通过引入可调热电比、动态碳排模型及“碳势+电价”双信号引导的低碳需求响应，显著提升了电-热-气耦合微能源网的经济性与低碳性，为区域能源系统的高效、智能降碳提供了关键技术路径。

　　随着全球能源转型加速，综合能源系统因其多能互补优势成为实现绿色发展的核心载体。然而，传统调度模式长期存在“重源侧、轻荷侧”的困境，即过度依赖发电侧的碳捕集与交易，而忽视了海量用户侧参与调节的“沉睡”潜力，导致源荷割裂，系统整体能效与减碳能力难以突破。针对这一行业痛点，许世杰团队的研究旨在构建一个打通“源-网-荷”的全新协同范式。

　　研究的创新突破体现在三大层面：

　　首先是源侧的“灵活供能”革命。 团队摒弃了传统固定热电比的热电联产机组模型，转而采用可调热电比机组，并创新性地耦合热泵、电锅炉等电制热设备，构成灵活的能源枢纽。这套系统能像“智能能源管家”一样，根据实时变化的电、热负荷需求，动态调整能源产出比例，从源头减少燃料浪费与无效碳排放。更重要的是，研究突破了行业内普遍采用的“固定碳排放强度”这一粗放假设，首次建立了机组碳排放强度与其出力水平动态关联的精确模型，为后续整个系统的精细碳管理奠定了基石。

　　其次是网侧的“碳足迹”精准追踪。 研究团队利用前沿的碳排放流理论，不仅分析了电网的潮流分布，还同步精准刻画了热网中热能(热水)的流动与温度衰减过程，从而成功构建了电、热两种异质能源网络统一的“能碳耦合模型”。该模型能实时计算并绘制出网络中每一个节点的“碳势地图”，清晰揭示每消耗一度电或一焦耳热所间接带来的碳排放责任，实现了碳排放在时空维度上的透明化与可视化。

　　最后是荷侧的“主动响应”激活。 这是本研究的最大亮点。团队设计了一套“价格信号”与“碳势信号”双重引导的低碳需求响应机制。用户不再是被动消费者，而是变为积极的“减碳合伙人”。他们不仅可以依据分时电价的高低来优化用能成本，更能参考实时发布的“碳势地图”，主动将高能耗行为从碳排放高峰时段、高碳势区域，转移至低谷时段、低碳势区域。这种负荷的“智慧平移”，在为用户节省开支、甚至创造碳收益的同时，极大地平滑了系统峰谷差，从整体上降低了化石能源消耗与系统总碳排放。

　　通过基于改进的IEEE 33节点电网和Barry岛32节点热网的仿真验证，该方法展现了卓越性能： 与采用固定热电比的传统模式相比，新方法使系统燃气成本降低13.2%，碳排放量减少7.4%;动态碳排模型的应用，使得成本与碳责任的核算更为精准公平。研究表明，电价波动显著时，经济性是用户响应的首要驱动力;而当碳势波动更剧烈时，减碳收益则成为主导因素，证明了双重信号引导机制的有效性与适应性。

　　这项研究成果标志着微能源网调度从“源侧单点减排”迈向了“源网荷协同降碳”的新阶段。它通过精密的模型与算法，成功激活了用户侧这一规模巨大的分布式灵活性资源，为构建更经济、更低碳、更具韧性的新型能源系统提供了坚实的理论支撑与极具前景的工程化解决方案。