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魏震波等：考虑负荷低碳响应能力的多区互联电力系统低碳经济调度模型 2026 年第 3 期

不同系统的利益公平分配。并通过算例仿真验证 2 考虑低碳用能引导的单区系统优化调
提模型的有效性。 度模型

1 多区互联系统内外协同降碳机制 2.1 面向用户侧低碳用能引导信号

2.1.1 基于用户侧碳排放责任的低碳引导
本文提出的多区互联系统内外协同降碳机制 碳排放流理论基于电力系统潮流计算结果 [30] ，
是一个双层模型，其由系统间协同运行与系统内 将源侧产生的碳排放通过潮流分摊至负荷侧，进
低碳响应 2 部分组成，如图 1 所示。 而实现负荷侧的碳排放责任的计量。
在碳排放流理论当中，负荷节点碳势用于描

多区互联系统协调优化
火电机组 风电机组 光伏机组 述负荷节点的碳排放强度，即当前潮流情况下的
节点度电含碳量，其在数值上等于所有流入节点 n
的支路碳流密度和节点 n 上发电机组碳排放强度
关于有功功率的加权平均和。节点 n 在 t 时段的

负荷 用户侧储能 节点碳势 e n,t 表示为
电功率
∑ ∑
P i,t ρ i,t +
火电机组 风电机组 光伏机组 火电机组 风电机组 光伏机组 P h,t e C,h
+
i∈Ω n h∈Ω G,n
e n,t = ∑ ∑ （1）
P i,t + P h,t
+
i∈Ω n h∈Ω G,n
+
负荷 用户侧储能 负荷 用户侧储能 式中： Ω 为与节点 n 相连的支路中有功潮流流入
n
节 点 n 的 所 有 支 路 的 集 合 ； P i,t 为 t 时 段 支 路 i 的
优化
结果 负荷 有功潮流； ρ i,t 为 t 时段支路 i 的碳流密度； Ω G,n 为
曲线
与节点 n 相连的发电机组集合； P h,t 为 t 时段发电机
600
1.0
负荷低碳用能优化 0.8 500 组 h 的有功功率； e C,h 为发电机组 h 的碳排放强度。
0.6 400
潮流
结果 0.4 300
0.2 各负荷节点碳势在时空分布上呈现差异性。
负荷 0 200
碳排放流 曲线 0 4 8 12 16 20 24 0 4 8 12 16 20 24
对于负荷侧而言，高碳势时段单位用电量承担的
负荷侧低碳用能引导信号 引导前负荷曲线
实际碳排放 虚拟碳排放 600
500 碳排放责任将高于低碳势时段。因此，将高碳势
400
电力潮流 300 时段的负荷转移至低碳势时段，负荷侧通过改变
源侧 网侧 荷侧 200
0 4 8 12 16 20 24 自身用能行为，降低自身承担的碳排放责任，进
引导后负荷曲线
而实现系统的碳减排。
图 1 多区互联系统内外协同降碳机制
Fig. 1 Internal and external coordinated carbon 2.1.2 基于边际碳排放因子的低碳引导
reduction mechanism for multi-region 由于电力系统碳排放直接由源侧机组出力情
interconnected systems
况确定，难以直接与负荷产生联系。但当电力系
上层模型为多区互联系统间的优化调度，通 统调度方式确定时，负荷变化产生的碳排放可以
过将系统内部难以消纳的可再生能源外送，进而 通过机组出力变化来衡量。经济调度模型以最小
减少弃风弃光现象，降低系统的碳排放量，并将 化机组运行成本为目标函数，考虑机组出力、功
各系统间的能量交互情况传递至下层。下层模型 率平衡、线路潮流等约束，求解得到各机组的出
为系统内部负荷低碳用能优化运行，基于不同系 力情况。因此，在经济调度方式下，边际碳排放
统能量交互情况，通过潮流结果求解得到负荷侧 因子可以定义负荷节点增长单位负荷导致系统的
低碳引导信号，优化负荷曲线降低系统碳排放， 碳排放增量。节点 n 在 t 时段的边际碳排放因子
再将改变后的负荷曲线传递至上层。通过对双层 ε n,t 表示为
∑
模型不断迭代修正至收敛，充分发挥负荷侧低碳 ε n,t = e C (∆P h,t ) （2）
调节潜力，实现系统内外协同降碳。 h∈Ω G

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