引言：當(dāng)“雙碳”目標(biāo)遇上能源供需矛盾
隨著“碳達峰、碳中和”目標(biāo)的推進，以風(fēng)光發(fā)電為代表的可再生能源大規(guī)模接入電網(wǎng)，但風(fēng)光的隨機性、間歇性也給能源系統(tǒng)帶來挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的園區(qū)綜合能源系統(tǒng)（PIES）往往依賴天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP），然而天然氣作為化石燃料的碳排放問題，以及供應(yīng)鏈波動帶來的供能風(fēng)險，成為低碳轉(zhuǎn)型的掣肘。如何讓能源站與用戶“聰明協(xié)作”，在保證經(jīng)濟效益的同時減少碳排放？一項最新研究提出的“雙層優(yōu)化策略”，或許給出了答案。

能源站與用戶的“對話機制”：從單向供給到雙向互動
傳統(tǒng)能源交易中，能源站單向制定電價、熱價，用戶被動接受，供需信息無法實時互通。這導(dǎo)致能源站常需依賴預(yù)測調(diào)整供能計劃，不僅效率低，還易造成能源浪費或短缺。
研究團隊提出一種**“能源站-用戶”雙層互動框架**：

上層（能源站）：根據(jù)外部電網(wǎng)價格、碳排放成本，動態(tài)制定分時電價和熱價，并優(yōu)化供能設(shè)備（如光伏、風(fēng)電、儲能）的運行策略。
下層（用戶）：根據(jù)實時價格信號，靈活調(diào)整用電、用熱行為——例如，將洗衣、充電等可平移負(fù)荷轉(zhuǎn)移至電價低谷時段，或主動減少高峰時段需求。

通過價格信號與需求響應(yīng)的循環(huán)迭代，雙方不斷調(diào)整策略，最終達到“能源站收益最大化”與“用戶用能成本最小化”的平衡。模擬數(shù)據(jù)顯示，相比傳統(tǒng)模式，該策略使能源站收入提升5.09%，用戶消費盈余增加2.46%。

階梯式碳交易：讓減排成為“經(jīng)濟選擇”
為激勵低碳供能，研究引入階梯式碳交易機制：

免費配額：能源站、用戶和外部電網(wǎng)按供能量分配碳排放額度。
獎懲分明：實際碳排放低于配額時，可出售剩余額度獲利；超額排放則需支付階梯式遞增罰款。

這種機制將碳排放成本直接與經(jīng)濟效益掛鉤。例如，能源站若過度依賴外部燃煤電網(wǎng)購電，需承擔(dān)更高碳成本；反之，通過優(yōu)化風(fēng)光出力或儲能調(diào)度減少碳排放，則可獲得額外收益。模擬案例中，該機制使系統(tǒng)碳排放減少2.54%，碳交易成本降低5.23%。

實際效果：用戶省荷、系統(tǒng)減碳、儲能“削峰填谷”
在青島某園區(qū)的模擬測試中，協(xié)同優(yōu)化策略展現(xiàn)出多重效益：

用戶負(fù)荷更“柔性”：高峰時段用電需求下降12%，部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移至夜間低價時段，既緩解電網(wǎng)壓力，又降低用戶電費支出（圖1）。
儲能“聰明充放”：白天光伏過剩時儲能充電，夜間放電補充需求，儲能利用率提升30%，減少對外購電依賴。
生物質(zhì)燃氣替代天然氣：通過厭氧發(fā)酵有機廢物生產(chǎn)沼氣，替代50%的管道天然氣，既減少化石能源消耗，又降低供能中斷風(fēng)險。

圖1：需求響應(yīng)前后用戶用電負(fù)荷對比

未來展望：從單園區(qū)到多區(qū)域，協(xié)同優(yōu)化潛力待挖
盡管當(dāng)前研究聚焦單一園區(qū)，但其模式具備擴展性。例如，多個園區(qū)間可通過非合作博弈實現(xiàn)跨區(qū)域能源交易，進一步提升整體能效。此外，隨著電動汽車、智能家居等柔性負(fù)荷普及，用戶側(cè)調(diào)節(jié)潛力將進一步釋放。
研究團隊建議，政策層面可探索**“碳稅+補貼”組合拳**，例如對采用生物質(zhì)供能的園區(qū)給予稅收優(yōu)惠，或?qū)Ω咛寄茉凑魇窄h(huán)境稅，加速低碳技術(shù)市場化進程。

結(jié)語：低碳轉(zhuǎn)型需“雙向賦能”
能源系統(tǒng)的低碳化不僅是技術(shù)問題，更是機制設(shè)計問題。通過價格信號引導(dǎo)用戶參與，通過碳成本倒逼供能優(yōu)化，這種“雙向奔赴”的協(xié)同模式，為破解能源-環(huán)境矛盾提供了新思路。正如論文作者所言：“未來的能源系統(tǒng)，不該是‘發(fā)電廠說了算’，而是供需雙方共同編織的智能網(wǎng)絡(luò)。”