Carbon Emission Reduction Analysis Model for Power Industry Based on Stochastic Production Simulation

XIE Dian; GAO Yajing; LU Xinbo; LIU Tianyang; ZHAO Liang; HUANG Haiwei; ZHAO Yong

doi:10.13648/j.cnki.issn1674-0629.2025.08.009

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Carbon Emission Reduction Analysis Model for Power Industry Based on Stochastic Production Simulation

System Analysis & Operation | 更新时间：2025-09-30

- Carbon Emission Reduction Analysis Model for Power Industry Based on Stochastic Production Simulation
- Southern Power System Technology Vol. 19, Issue 8, Pages: 83-93(2025)
- 作者机构：
  
  中国华能集团有限公司能源研究院，北京 100031
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13648/j.cnki.issn1674-0629.2025.08.009
  CLC： TM715
- Received：22 January 2024，
  
  Published Online：30 June 2024，
  
  Published：20 August 2025
- 稿件说明：
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谢典,高亚静,芦新波等.基于随机生产模拟的电力行业碳减排分析模型[J].南方电网技术,2025,19(08):83-93.

XIE Dian,GAO Yajing,LU Xinbo,et al.Carbon Emission Reduction Analysis Model for Power Industry Based on Stochastic Production Simulation[J].Southern Power System Technology,2025,19(08):83-93.
谢典,高亚静,芦新波等.基于随机生产模拟的电力行业碳减排分析模型[J].南方电网技术,2025,19(08):83-93. DOI： 10.13648/j.cnki.issn1674-0629.2025.08.009.

XIE Dian,GAO Yajing,LU Xinbo,et al.Carbon Emission Reduction Analysis Model for Power Industry Based on Stochastic Production Simulation[J].Southern Power System Technology,2025,19(08):83-93. DOI： 10.13648/j.cnki.issn1674-0629.2025.08.009.

摘要

深入研究电力行业的减排责任、减排潜力和减排路径，是推进能源绿色低碳转型的重要参考，也是实现全社会碳达峰碳中和目标的关键支撑。电力行业碳减排分析既要考虑经济、社会、资源、环境等外部因素影响，又要考虑电力电量平衡、机组出力限制等电力系统运行约束影响，是多目标、多约束、多参数的复杂非线性问题。首先分析了经济增长、产业结构调整、电能替代等因素，以用电负荷、各类电源装机容量、储能装机容量、碳捕集规模、跨区电力输送容量等为变量，以电力行业转型成本为目标函数，以电力电量平衡、碳排放约束、新能源利用率、电制氢需求、低碳零碳负碳关键技术发展等为约束条件，构建了电力行业碳减排分析模型，提出OpenMP多核并行粒子群寻优算法与多方案任务并行求解的模型双层求解算法。最后，基于构建的模型和算法，开展了中长期逐年电源结构、电力电量平衡、新能源消纳、储能配置等计算分析，提出了我国电力行业碳中和实现路径。

Abstract

Thoroughly studying the emission reduction responsibilities

potential

and pathways of the power industry is an important reference for promoting the green and low-carbon transformation of energy

as well as a key support for achieving the goal of peak carbon emissions and carbon neutrality for the whole society. The analysis of carbon emission reduction in the power industry needs to consider external factors such as economy

society

resources

and environment

as well as the constraints of power system operation such as electricity balance and unit output limitations. It is a complex nonlinear problem with multiple objectives

constraints

and parameters. Firstly

factors such as economic growth

industrial restructuring

and energy substitution are analyzed. The variables included electricity load

installed capacity of various power sources

energy storage capacity

carbon capture scale

and cross regional power transmission capacity. The objective function is the transformation cost of the power industry

and the constraints include electricity balance

carbon emissions

new energy utilization

hydrogen production demand

and the development of low-carbon

zero carbon

and negative carbon key technologies. A carbon reduction analysis model for the power industry is constructed

and an OpenMP multi-core parallel particle swarm optimization algorithm and a dual layer solution algorithm for multi solution tasks are proposed. Finally

based on the constructed model and algorithm

calculations and analyses are conducted on the long-term power structure

electricity balance

new energy consumption

energy storage configuration

etc.

and a path for achieving carbon neutrality in China′s power industry is proposed.

关键词

Keywords

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