Optimal dispatch of integrated energy system for low-carbon offshore oil platforms considering source-load uncertainty

Yang Yihang; Han Lu; Luo Jing; Wang Kunbo

doi:10.16081/j.epae.202602012

English Version Journal Login

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Optimal dispatch of integrated energy system for low-carbon offshore oil platforms considering source-load uncertainty

INTEGRATED ENERGY SYSTEM WITH MULTI-ENERGY COLLABORATION | 更新时间：2026-04-30

- Optimal dispatch of integrated energy system for low-carbon offshore oil platforms considering source-load uncertainty
- Electric Power Automation Equipment Vol. 46, Issue 5, Pages: 100-109(2026)
- 作者机构：
  
  西南石油大学电气信息学院，四川成都 610500
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the Joint Funds of the National Natural Science Foundation of China(U25B20184);the National Natural Science Foundation of China(51607151)
- DOI：10.16081/j.epae.202602012
  CLC： TM73;TE54
- Received：20 May 2025，
  
  Revised：2026-02-04，
  
  Online First：07 June 2023，
  
  Published：10 May 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
杨轶航,韩璐,罗晶等.考虑源-荷不确定性的低碳海油平台综合能源系统优化调度[J].电力自动化设备,2026,46(05):100-109.

Yang Yihang,Han Lu,Luo Jing,et al.Optimal dispatch of integrated energy system for low-carbon offshore oil platforms considering source-load uncertainty[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(05):100-109.
杨轶航,韩璐,罗晶等.考虑源-荷不确定性的低碳海油平台综合能源系统优化调度[J].电力自动化设备,2026,46(05):100-109. DOI： 10.16081/j.epae.202602012.

Yang Yihang,Han Lu,Luo Jing,et al.Optimal dispatch of integrated energy system for low-carbon offshore oil platforms considering source-load uncertainty[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(05):100-109. DOI： 10.16081/j.epae.202602012.

摘要

可再生能源接入海油平台时，其固有的波动性与间歇性将影响平台的稳定运行。为此，构建了一种风-光-波浪-伴生气协同供能的低碳海油平台综合能源系统模型，并通过电转气与热电联产设备提高系统的能源利用效率。通过阶梯式碳交易机制，将系统的碳排放指标纳入经济指标，以总运行成本最低建立确定性优化模型。针对系统中源、荷不确定性的差异化特征，提出一种耦合条件风险价值与信息间隙决策理论的鲁棒机会优化调度模型。通过渤海某海油平台的实际数据进行仿真分析，结果表明，与传统供能方案相比，所提模型的年运行成本与碳排放量分别降低51.29 %和52.04 %，且能提供灵活且贴近实际工况的调度策略，实现稳定、经济、低碳的协同优化。

Abstract

When renewable energy is integrated into an offshore oil platform，its inherent volatility and intermittency will affect the stable operation of the platform. Therefore，a low-carbon integrated energy system model for offshore oil platform with coordinated energy supply of wind，photovoltaic，wave energy，and associa-ted gas is constructed，and the energy utilization efficiency of the system is improved through power-to-gas and combined heat and power equipment. Through a tiered carbon trading mechanism，the carbon emission index of the system is incorporated into the economic index，and a deterministic optimization model is established with the minimum total operating cost. Aiming at the differentiated characteristics of source-load uncertainties in the system，a robust and chance-constrained optimal scheduling model coupling with conditional value-at-risk and information gap decision theory is proposed. Simulation analysis is conducted using actual data from an offshore oil platform in Bohai Sea，and the results show that compared with the traditional energy supply scheme，the annual operating cost and carbon emissions of the proposed model are reduced by 51.29% and 52.04%，respectively，and the flexible scheduling strategies that are close to actual operating conditions can be provided，achieving coordinated optimization of stability，economy，and low-carbon performance.

关键词

Keywords

references

Zhang H R ， Liang Y T ， Ma J ， et al . An MILP method for opti-mal offshore oilfield gathering system ［J］. Ocean Engineering ， 2017 ， 141 ： 25 - 34 .

Nguyen T V ， Fülöp T G ， Breuhaus P ， et al . Life performance of oil and gas platforms：Site integration and thermodynamic evaluation ［J］. Energy ， 2014 ， 73 ： 282 - 301 .

Nguyen T V ， Jr de Oliveira S . System evaluation of offshore platforms with gas liquefaction processes ［J］. Energy ， 2018 ， 144 ： 594 - 606 .

孟庆伟，赵睿，钟振芳，等 . 风电接入远海油气平台的规划方法［J］. 电力自动化设备， 2024 ， 44 （ 4 ）： 48 - 54 .

Meng Qingwei ， Zhao Rui ， Zhong Zhenfang ， et al . Planning method of offshore oil and gas platform integrated with wind power ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2024 ， 44 （ 4 ）： 48 - 54 .

张智泉，周华健，符杨，等 . 计及含制氢海上风电多点馈入可调度域的交直流电力系统低碳经济运行［J］. 电力自动化设备， 2025 ， 45 （ 12 ）： 99 - 108 .

Zhang Zhiquan ， Zhou Huajian ， Fu Yang ， et al . Low carbon economic operation of AC／DC power system based on dispatchable domain for offshore wind power multipoint feeding and hydrogen production ［J］. Electric Power Automation Equip-ment ， 2025 ， 45 （ 12 ）： 99 - 108 .

刘沛津，冯涵蕴，魏平，等 . 面向氢储双向运行机制的海上风光氢储一体化发电系统容量协同优化方法［J］. 电力自动化设备， 2025 ， 45 （ 12 ）： 49 - 57 .

Liu Peijin ， Feng Hanyun ， Wei Ping ， et al . Capacity collaborative optimization method of offshore wind-solar-hydrogen energy storage integrated generation system for bidirectional operation mechanism of hydrogen storage ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2025 ， 45 （ 12 ）： 49 - 57 .

张庆贺，赵峰，刘保林，等 . 基于LMMHD波浪能发电机特性的高效实时输出功率控制系统［J］. 电力自动化设备， 2024 ， 44 （ 6 ）： 43 - 49 .

Zhang Qinghe ， Zhao Feng ， Liu Baolin ， et al . Efficient real-time output power control system based on LMMHD wave energy generator characteristics ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2024 ， 44 （ 6 ）： 43 - 49 .

Qaiser M T ， Ejaz J ， Osen O ， et al . Digital twin-driven energy modeling of Hywind Tampen floating wind farm ［J］. Energy Reports ， 2023 ， 9 ： 284 - 289 .

Nizamani Z ， Na L L ， Nakayama A ， et al . Renewable wave energy potential for the sustainable offshore oil platforms in South China Sea ［J］. IEEE Access ， 2021 ， 9 ： 116973 - 116993 .

Nassar W ， Aboushady A ， Robb P ， et al . Co-location of wave and offshore wind energy for electrification of north sea oil and gas assets ［J］. IET Conference Proceedings ， 2023 ，2023（ 7 ）： 261 - 270 .

李茜，黄海涛，晏小彬，等 . 海上油气微能系统的低碳优化运行研究［J］. 中国电力， 2023 ， 56 （ 3 ）： 13 - 22 .

Li Qian ， Huang Haitao ， Yan Xiaobin ， et al . Reserch on low-carbon optimal operation of offshore oil and gas micro integrated energy system ［J］. Electric Power ， 2023 ， 56 （ 3 ）： 13 - 22 .

Oliveira-Pinto S ， Rosa-Santos P ， Taveira-Pinto F . Assessment of the potential of combining wave and solar energy resources to power supply worldwide offshore oil and gas platforms ［J］. Energy Conversion and Management ， 2020 ， 223 ： 113299 .

胡俊杰，童宇轩，刘雪涛，等 . 计及精细化氢能利用的综合能源系统多时间尺度鲁棒优化策略［J］. 电工技术学报， 2024 ， 39 （ 5 ）： 1419 - 1435 .

Hu Junjie ， Tong Yuxuan ， Liu Xuetao ， et al . Multi-time-scale robust optimization strategy for integrated energy system considering the refinement of hydrogen energy use ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2024 ， 39 （ 5 ）： 1419 - 1435 .

Zhou Y X ， Hou H J ， Yan H R ， et al . Data-driven distribu-tionally robust stochastic optimal dispatching method of inte-grated energy system considering multiple uncertainties ［J］. Energy ， 2025 ， 325 ： 136104 .

Song J Z ， Wang N ， Zhang Z ， et al . Fuzzy optimal scheduling of hydrogen-integrated energy systems with uncertainties of renewable generation considering hydrogen equipment under multiple conditions ［J］. Applied Energy ， 2025 ， 393 ： 126047 .

邱革非，何超，骆钊，等 . 考虑源、荷不确定性的工业园区电-气互联综合能源系统模糊优化调度［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 5 ）： 8 - 14 .

Qiu Gefei ， He Chao ， Luo Zhao ， et al . Fuzzy optimal schedu-ling of integrated electricity and natural gas system in industrial park considering source-load uncertainty ［J］. Electric Po-wer Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 5 ）： 8 - 14 .

陈昌铭，薛禹胜，李泽，等 . 计及温控负荷时变特性的电力负荷恢复分布鲁棒随机优化［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 14 ）： 109 - 119 .

Chen Changming ， Xue Yusheng ， Li Ze ， et al . Distributionally robust stochastic optimization for power system load restoration considering time-varying characteristics of thermostatically controlled loads ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 14 ）： 109 - 119 .

Gao Y ， Tahir M ， Siano P ， et al . Optimization of renewable energy-based integrated energy systems：a three-stage stocha-stic robust model ［J］. Applied Energy ， 2025 ， 377 ： 124635 .

Wang L Y ， Dong H Q ， Lin J L ， et al . Multi-objective optimal scheduling model with IGDT method of integrated energy system considering ladder-type carbon trading mechanism ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2022 ， 143 ： 108386 .

郭一帆，欧阳森，张杰宁，等 . 考虑间接储能的电网侧储能多阶段规划方法［J］. 电力自动化设备， 2025 ， 45 （ 11 ）： 88 - 96 .

Guo Yifan ， Ouyang Sen ， Zhang Jiening ， et al . Multi-stage planning method of grid-side energy storage considering indirect energy storage ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2025 ， 45 （ 11 ）： 88 - 96 .

赵琛，叶金池，和萍，等 . 考虑源荷多重不确定性的园区综合能源系统优化策略［J］. 电力系统保护与控制， 2025 ， 53 （ 4 ）： 148 - 164 .

Zhao Chen ， Ye Jinchi ， He Ping ， et al . A PIES optimization stra-tegy considering multiple uncertainties in source and load ［J］. Power System Protection and Control ， 2025 ， 53 （ 4 ）： 148 - 164 .

穆云飞，吴志军，王从善，等 . 基于IGDT-效用熵的园区综合能源系统优化配置方法［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 23 ）： 41 - 53 .

Mu Yunfei ， Wu Zhijun ， Wang Congshan ， et al . Optimal confi-guration method for park-level integrated energy system based on information gap decision theory-utility entropy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 23 ）： 41 - 53 .

李东东，申润祺，杨帆，等 . 基于信息间隙决策理论的多区域电网源-储-荷灵活优化运行策略［J］. 电力系统保护与控制， 2025 ， 53 （ 19 ）： 39 - 51 .

Li Dongdong ， Shen Runqi ， Yang Fan ， et al . Flexible optimal operation strategy for source-storage-load in multi-regional po-wer grids based on information gap decision theory ［J］. Power System Protection and Control ， 2025 ， 53 （ 19 ）： 39 - 51 .

Gao S J ， Jiang W ， Yang J J ， et al . Optimal dispatch of electricity considering shared source-load carbon responsibility ［J］. Electric Power Systems Research ， 2023 ， 217 ： 109135 .

周焱桥，李觉友，陈果，等 . 计及高比例风电电力系统运行可靠性的分布鲁棒优化建模与评估［J］. 电力系统保护与控制， 2025 ， 53 （ 11 ）： 116 - 124 .

Zhou Yanqiao ， Li Jueyou ， Chen Guo ， et al . Distributionally robust optimization modeling and evaluation of power system operational reliability with high wind power penetration ［J］. Power System Protection and Control ， 2025 ， 53 （ 11 ）： 116 - 124 .

孔祥玉，张龙宇，郭玥，等 . 基于条件风险价值的配电网能量-备用运营策略与均衡分析［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 24 ）： 87 - 101 .

Kong Xiangyu ， Zhang Longyu ， Guo Yue ， et al . Operation strategy and equilibrium analysis of energy-reserve of distribution networks based on conditional value at risk ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 24 ）： 87 - 101 .

刘颂凯，秦浩，胡畔，等 . 可量化风电不确定性风险的暂态稳定约束最优潮流模型［J］. 智慧电力， 2025 ， 53 （ 9 ）： 28 - 36 .

Liu Songkai ， Qin Hao ， Hu Pan ， et al . Transient stability constrained optimal power flow model quantifying wind power uncertainty risk ［J］. Smart Power ， 2025 ， 53 （ 9 ）： 28 - 36 .

Hemmati M ， Abapour M ， Mohammadi-Ivatloo B ， et al . Risk-based optimal operation of coordinated natural gas and recon-figurable electrical networks with integrated energy hubs ［J］. IET Renewable Power Generation ， 2021 ， 15 （ 12 ）： 2657 - 2673 .

Mirzaei M A ， Ahmadian A ， Mohammadi-Ivatloo B ， et al . A mixed conditional value-at-risk／information gap decision theo-ry framework for optimal participation of a multi-energy dis-tribution system in multiple energy markets ［J］. Journal of Cleaner Production ， 2022 ， 371 ： 133283 .

胡浩，王英瑞，曾博，等 . 基于CVaR理论的综合能源系统经济优化调度［J］. 电力自动化设备， 2017 ， 37 （ 6 ）： 209 - 219 .

Hu Hao ， Wang Yingrui ， Zeng Bo ， et al . CVaR-based economic optimal dispatch of integrated energy system ［J］. Electric Po-wer Automation Equipment ， 2017 ， 37 （ 6 ）： 209 - 219 .

巴金宇，何川，南璐，等 . 基于绿证-阶梯碳交易联动与分布鲁棒机会约束的含氢园区综合能源系统低碳经济调度［J］. 电力自动化设备， 2025 ， 45 （ 10 ）： 169 - 176 .

Ba Jinyu ， He Chuan ， Nan Lu ， et al . Low-carbon economic sche-duling of park-integrated energy system containing hydrogen based on green certificate-tiered carbon trading and distributionally robust chance constraint ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2025 ， 45 （ 10 ）： 169 - 176 .

付文杰，王喻玺，申洪涛，等 . 基于拉丁超立方抽样和场景消减的居民用户基线负荷估计方法［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 6 ）： 2298 - 2307 .

Fu Wenjie ， Wang Yuxi ， Shen Hongtao ， et al . Residential customer baseline load estimation based on Latin hypercube samp-ling and scenario subtraction ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 6 ）： 2298 - 2307 .

范宏，刘琳琳，田书欣 . 基于高风险场景的关键输电断面极限优化模型［J］. 智慧电力， 2025 ， 53 （ 4 ）： 1 - 10 .

Fan Hong ， Liu Linlin ， Tian Shuxin . Optimization model for cri-tical transmission interface limits based on high-risk scenarios ［J］. Smart Power ， 2025 ， 53 （ 4 ）： 1 - 10 .

Zhang Q ， Zhang H R ， Yan Y M ， et al . Sustainable and clean oilfield development：how access to wind power can make offshore platforms more sustainable with production stability ［J］. Journal of Cleaner Production ， 2021 ， 294 ： 126225 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Distributed federated reinforcement learning-based optimal scheduling of multi-regional integrated energy system

Collaborative optimal scheduling of electricity-gas bilateral transmission and distribution systems based on L-ATC algorithm and integrated demand response

Optimal scheduling of integrated energy system considering integrated demand response and joint operation of carbon capture and power-to-gas under multiple time scales

Multi-time scale optimal scheduling of integrated energy system considering real-time balancing of multi-energy load fluctuation

Optimal planning of oilfield integrated energy system based on interval theory

Related Author

ZHU Xinwen

WANG Jiaqi

LI Shengwei

LIN Wenjie

WU Xiang

GUO Fanghong

ZHANG Yumin

QI Ang

Related Institution

College of Information Engineering，Zhejiang University of Technology

College of Electrical Engineering and Automation，Shandong University of Science and Technology

College of Electronic and Information Engineering，Shandong University of Science and Technology

College of Energy Storage Technology，Shandong University of Science and Technology

School of Mechanical and Electrical Engineering，Zhengzhou University of Industrial Technology

AI问答

⁰