《Inventions》：Carbon Emission Flow Oriented Distributed Collaborative Scheduling of Multiple Industrial Parks
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为实现工业园区的低碳与经济运行，研究人员提出了一种融合扩展碳排放流（CEF）模型的多工业园区协调运行两级顺序优化框架。首先，在上层模型中将储能系统的虚拟碳排放特性纳入常规CEF模型，建立扩展CEF模型，从而实现动态节点碳强度（NCI）的计算。所获得的NCI随后
为实现工业园区的低碳与经济运行，研究人员提出了一种融合扩展碳排放流（CEF）模型的多工业园区协调运行两级顺序优化框架。首先，在上层模型中将储能系统的虚拟碳排放特性纳入常规CEF模型，建立扩展CEF模型，从而实现动态节点碳强度（NCI）的计算。所获得的NCI随后传递至下层模型，该模型被构建为多工业园区协调运行模型。基于接收到的NCI，引入点对点（P2P）电量和碳配额交易，通过资源共享实现经济低碳运行。进一步引入纳什谈判模型，以确保合作收益的公平分配。此外，将原始纳什谈判问题分解为两个易处理的子问题。为保护参与园区的隐私，采用自适应交替方向乘子法（ADMM）以分布式方式求解分解后的子问题，同时提高算法的收敛性能。最后，基于IEEE 33节点系统的算例验证了所提框架的有效性。
在全球能源需求持续增长和环境问题日益严峻的背景下，能源系统的高效管理与可持续发展成为重要课题。工业园区是重要能源消费主体，其运行优化受到广泛关注。然而，传统低碳优化多聚焦于供给侧，而碳排放与发电、网络、需求侧的能源流动密切相关。点对点（peer-to-peer，P2P）能量交易可使消费者转变为产消者，提升分布式能源利用与系统灵活性，但多工业园区协调仍面临信息隐私保护、合作收益公平分配以及节点碳强度（node carbon intensity，NCI）信号有效利用等挑战。已有碳排放流（carbon emission flow，CEF）模型主要关注发电机组直接碳排放，未充分反映储能系统（energy storage system，ESS）的虚拟碳排放特性，限制了NCI的精确量化及其对多工业园区协同低碳调度的指导作用；同时，工业园区间电量和碳配额协同交易研究不足；交替方向乘子法（alternating direction method of multipliers，ADMM）的收敛性能也有待提升。为此，研究人员在《Inventions》发表论文，提出面向碳排放流的多工业园区分布式协同调度框架。
研究方法上，研究人员建立配电网运营商（distribution system operator，DSO）上层经济调度与工业园区下层协调运行的两级顺序优化框架。上层用扩展CEF模型，引入虚拟碳储存与碳充电率刻画ESS跨时段碳转移；下层将动态NCI转为价格信号，建立含P2P电量和碳配额交易的园区运行模型，并采用阶梯式碳价机制。合作博弈用纳什谈判模型，分解为联盟成本最小化和个体支付收益最大化两个凸子问题；采用自适应ADMM分布式求解以保护隐私，动态更新罚参数。算例基于改进IEEE 33节点系统，三个资源禀赋不同的工业园区分别接入节点3、15、33。
研究结果如下。
3.1 基础数据
在改进IEEE 33节点系统中，微型柴油机（DE）机组安装于节点14和22，光伏（PV）和风电（WT）机组分别接入节点18和30，ESS部署于节点16和32，三个工业园区分别接入节点3、15、33。算例在GAMS 24.4.6中调用GUROBI求解器完成。
3.2 扩展CEF模型分析
通过上层经济调度结果计算NCI，发现NCI存在显著时空差异；碳排放主要从DE接入节点传播，而在PV和WT高发时段，可再生低碳电力由发电节点输送至网络其他部分，使可再生接入节点及邻近节点NCI明显降低，DE接入节点NCI全天较高。ESS在充电时吸收对应碳排放，夜间充电从上级电网吸收的碳较低；WT连续出力使ESS2在低谷时段优先储存近零碳风电，放电时释放低碳电力，降低邻近节点NCI。与常规CEF模型相比，扩展CEF模型降低了各园区运行成本与间接碳排放，其中园区3因节点32处ESS2储存零碳风电并在放电时段释放，运行成本下降6.8%、碳排放下降12.1%。
3.3 所提P2P交易机制有效性分析
设置四种场景：独立运行、仅碳配额交易、仅电量交易、两种交易同时进行。结果表明，独立运行时总运行成本为7755.0元、间接碳排放为3938.4 kg，均为最高；两种交易同时进行时，总运行成本较独立运行降低19.4%，间接碳排放降低10.8%；较仅碳配额交易额外降低3.8%和2.4%，较仅电量交易额外降低2.3%和0.3%，说明电量和碳配额交易具有互补协同效应。纳什谈判后三个园区运行成本均下降且降幅相近，实现多赢。P2P电量交易结果显示，协同交易策略在多数时段降低了电量交易量；即便某些时段交易价格高于配电网零售电价，园区仍选择P2P电量交易，因为总交易支出仍低于直接从DSO购电及对应间接碳排放成本。
3.4 自适应ADMM算法有效性分析
将集中式优化、常规ADMM与自适应ADMM对比。常规ADMM与自适应ADMM相对集中式优化的误差分别为1.21%和1.22%，精度接近；自适应ADMM动态调整罚参数促进原始和对偶残差收敛，迭代次数从64次降至49次，计算时间从319秒降至224秒，同时分布式求解减少园区间详细运行隐私信息交换，提供一定隐私保护。
结果与讨论部分通过扩展CEF模型分析、P2P交易机制有效性分析和自适应ADMM算法有效性分析，验证了所提框架在降低运行成本与间接碳排放、保护隐私和提升计算效率方面的有效性。论文结论如下：所提扩展CEF模型量化了ESS充放电过程的虚拟碳排放，为工业园区低碳调度提供可靠依据；融合P2P电量和碳配额交易的纳什谈判模型同时提升工业园区经济与低碳性能，并降低对DSO的依赖；与固定罚参数的常规ADMM相比，自适应ADMM根据原始和对偶残差动态调整罚参数，提高算法收敛速度与稳定性。论文也指出局限性：采用两级顺序求解，未考虑上层DSO与下层园区调度的反馈关系；标准纳什谈判假设各园区谈判能力相同，难以量化各园区在P2P交易中的具体贡献。未来工作将发展上下层迭代反馈机制，并构建考虑园区贡献差异的非对称纳什谈判模型。
