基于碳捕集-电转气-电动汽车协同的虚拟电厂优化调度

本文提出了基于碳捕集-电转气-电动汽车协同的虚拟电厂优化调度模型，该模型将“CCS减排–P2G转化–EV效益”整合到一个VPP中，这样不仅可以有效提高可再生能源消纳问题并且可以消耗CCS捕集的CO₂降低储存成本；然后考虑VPP聚合的EV拥有中国核证自愿减排量，并且参与碳市场交易增加VPP的碳收益，最后在提高VPP经济效益的同时降低碳排。

基于双碳目标下分布式能源大规模接入与碳约束日益收紧的背景，虚拟电厂（VPP）的运营目标已从单纯经济性导向转向经济与低碳协同的综合优化，但现有调度模型往往割裂处理电源、负荷与储能环节，未能有效整合碳捕集（CCS）的固定减排能力、电转气（P2G）的跨能源转化优势以及电动汽车（EV）的碳市场价值。为此，本研究构建了基于CCS-P2G-EV协同的VPP优化调度模型，通过在VPP中加装CCS设备捕集并储存CO₂以降低碳排放，引入P2G设备利用弃风弃光进行供能以提高可再生能源消纳并消耗CCS捕集的CO₂以降低储存成本，同时聚合EV的中国核证自愿减排量参与碳市场交易以增加碳收益，最终在提升VPP经济效益的同时实现低碳运行，为高比例可再生能源接入下的电力系统绿色调度提供理论支撑与实践参考。

图1 VPP系统构成

图2 研究方案

表1 4种方案对比

表 2 4 种方案求解结果

方案1因无CCS装置，碳排放高且需购买碳配额，净成本达118.4万元。方案2引入CCS后碳排降低2255吨，碳收益增加但产生储存成本，净成本降低5.3万元。方案3加入P2G利用弃风弃光转化CO₂，消除弃风弃光成本并减少购气支出，净成本再降3.5万元。方案4聚合EV的CCER参与碳交易，净成本进一步降低0.8万元，且EV保有量增长将增强VPP经济性。验证了所提模型的经济性以及低碳性。

图3 供电单元的出力

图4 考虑碳捕集以及电转气的各供电单元出力

由图3和图4可知，考虑CCS以及P2G的各供电单元出力后，可以有效解决凌晨时段的弃风弃光问题，提高可再生能源消纳率。

（1） 在VPP中引入CCS技术后可以有效降低碳排放量， VPP可将其碳配额在碳市场出售，在降低碳排的同时增加VPP在碳市场上的收益，降低VPP净成本，实现经济与低碳的双赢，验证了CCS技术在电力系统低碳转型中可以起到关键作用。

（2） 考虑CCS-P2G联合，P2G可以利用弃风弃光将CCS捕集的CO2转化为CH4，可以解决VPP内弃风弃光问题，提高新能源消纳，降低碳储存成本同时转化的CH4可以再利用，降低VPP的购气成本。

（3）考虑“CCS减排-P2G转化-EV效益”，VPP集合EV，将其产生的CCER在碳市场进行出售，增强VPP的经济效益，而且在双碳目标下，EV在未来的发展前景光明，其保有量也会越来越多，因此聚合更多的EV会进一步增加VPP经济性。