原文信息
Optimal long-term planning of CCUS and carbon trading mechanism in offshore-onshore integrated energy system
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261924023675
Highlights
(1) 提出了详细的二氧化碳提高采油率的碳捕集、利用与封存的投资和运营模型。
(2) 提出了与中国碳排放配额和核证自愿减排量相结合的基于价格的碳交易机制。
(3) 提出了基于GlueVaR的风险管理框架并用于海上-陆上综合能源系统的长期优化规划。
(4) 基于ReLU函数的多层感知器凸包络法用于凸化黑油模型。
(5) 对珠江口东岸的海上-陆上综合能源系统开展研究。
Research gap
针对碳捕集、利用和封存设备的投资成本大、风险较高，以及碳交易机制风险较高的问题，开发了针对海上-陆上综合能源系统的碳捕集、利用和封存和碳交易机制长期优化规划模型。
Abstract
The offshore-onshore integrated energy system (OOIES) interconnects the offshore oil extraction platforms, offshore wind farms (OWFs), onshore coal/gas-fired power plants and oil distillation factories, which has great potential in CO2 emission reduction. To investigate its long-term CO2 emission reduction and economic benefits in the subsequent operation, an optimal long-term planning (OLTP) model of carbon capture, utilization, and storage (CCUS) and carbon trading mechanism in OOIES is proposed. In the model, a CCUS investment and operation model using the geological reservoir model for CO2 enhanced oil recovery (CO2-EOR) is proposed, a price-based carbon trading mechanism with carbon emission allowance and Chinese certified emission reduction is included, multi-band intervals are used to describe the uncertain prices and OWF outputs, and GlueVaR is introduced to measure the risks caused by uncertainties for risk management. For the solution of the OLTP model, the geological reservoir model with partial differential equations is transformed into mix-integer linear constraints by using the implicit pressure explicit saturation method, the ReLU-based multi-layer perceptron method and the convex envelop relaxation technique. Moreover, by applying multi-band interval possibility degree and GlueVaR’s coherence, the original uncertainty optimization model is transformed into a mixed-integer linear programming model. Case study on an actual OOIES on the east bank of the Pearl River estuary demonstrates the effectiveness of the proposed method. Compared to the dispatch result without CCUS and CTM, the proposed method reduced the CO2 emission by nearly 13.28% and the expected value and GlueVaR of total cost by 2.381% and 22.480%, respectively.
Keywords
Offshore-onshore integrated energy system
CCUS
CO2-EOR
Carbon trading mechanism
GlueVaR
Multi-band interval
Graphics
图1 海上-陆上综合能源系统示意图
图4 企业参与碳交易机制流程示意图
图5 多带区间数示意图
图8 传统McCormick包络方法和基于ReLU的多层感知器包络方法示意图。(a) 传统McCormick包络方法；(b) 基于ReLU的多层感知器包络方法。
图9 珠江口东岸的海上-陆上综合能源系统示意图
图12 有/无CO2-EOR的采油量和CO2注入量
图13 有/无CO2-EOR的地层压力演化
图16 不同风险权重下每种风险成本和无风险成本的预期值和GlueVaR值
作者简介
团队介绍：
本研究由华南理工大学电力学院的电力系统智能化调度与控制团队的研究人员共同完成。
通信作者简介：
林舜江：华南理工大学副研究员，博士生导师，IEEE Senior Member (国际电气与电子工程师协会高级会员)，中国电机工程学会高级会员，中国电机工程学会电力系统专业委员会学组委员，IEEE PES中国区直流电力系统技术委员会直流系统规划与设计技术分委会常务理事，IEEE PES 中国区青年专家委员会委员，广东高校“千百十人才培养工程”第八批培养对象。主要研究方向为新能源电力系统优化调度，综合能源系统优化调度，新能源电力系统稳定分析与优化控制，电力系统动态负荷建模等。主持国家自然科学基金面上项目1项、国家自然科学基金青年科学基金项目1项、国家重点研发计划项目子课题1项、广东省自然科学基金项目3项、国家/全国重点实验室开放基金重点项目2项、广东高校优秀青年创新人才培养计划项目1项、中央高校基本科研业务费项目3项、华南理工大学科研启动项目1项和企业委托科技项目12项(其中经费超过200万元的项目3项)。获得中国机械工业科学技术奖二等奖1项，中国南方电网公司科技进步奖二等奖1项。已在科学出版社出版专著2部。已发表学术论文160多篇，其中SCI收录50多篇，EI收录的第一或通信作者论文100余篇。已获得授权发明专利12项。
第一作者简介：
盛煊：博士研究生，主要研究方向为电力系统和综合能源系统的建模，规划，优化运行与控制等。在Applied Energy、CSEE Jounal of Power and Energy Systems、Journal of Modern Power System and Clean Energy、中国电机工程学报等能源电力领域期刊以一作和除导师外一作发表论文4篇。
关于Applied Energy
本期小编：冯玉鹏； 审核人：盛煊
《Applied Energy》是世界能源领域著名学术期刊，在全球出版巨头爱思唯尔 (Elsevier) 旗下，1975年创刊，影响因子10.1，CiteScore 21.2，本刊旨在为清洁能源转换技术、能源过程和系统优化、能源效率、智慧能源、环境污染物及温室气体减排、能源与其他学科交叉融合、以及能源可持续发展等领域提供交流分享和合作的平台。开源（Open Access）姊妹新刊《Advances in Applied Energy》影响因子13.0，CiteScore 23.9。全部论文可以免费下载。在《Applied Energy》的成功经验基础上，致力于发表应用能源领域顶尖科研成果，并为广大科研人员提供一个快速权威的学术交流和发表平台，欢迎关注！
公众号团队小编招募长期开放，欢迎发送自我简介（含教育背景、研究方向等内容）至wechat@applied-energy.org
点击“阅读原文”
喜欢我们的内容？
点个“赞”或者“再看”支持下吧！
阅读原文
