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向深度脱碳能源系统的过渡需要协调规划服务于多种终端用途的基础设施投资和运营，同时考虑跨部门的技术和政策互动。电力和天然气 (NG) 是当今能源系统的重要载体，未来可能会以不同的方式耦合，这是由于电气化程度的提高、电力部门采用可变可再生能源 (VRE) 发电以及跨部门排放交易等政策因素造成的。本文开发了一种用于联合规划电力和天然气基础设施的最低成本投资和运营模型，该模型考虑了两个载体上的各种可用和新兴技术选项，包括配备碳捕获和储存 (CCS) 的发电、低碳替代燃料 (LCDF) 以及长时储能 (LDES)。该模型结合了两个系统的主要运行约束，并允许每个系统在与其典型调度时间表一致的不同时间分辨率下运行。我们应用我们的建模框架来评估美国新英格兰地区在不同技术、脱碳目标和需求情景下的电力-天然气系统结果。在全球排放约束下，与 1990 年水平相比，排放量减少 80-95%，成本最低的解决方案在很大程度上依赖于使用可用的排放预算来满足非电力 NG 需求，而电力部门仅使用排放预算的 14-23%。建筑行业供暖电气化程度的提高导致对风能和采用 CCS 的 NG 发电厂的依赖性增加，与终端使用电气化程度较低的一切照旧的需求情景相比，总系统成本相似或略低。有趣的是，尽管电气化减少了非电力 NG 需求，但与一切照旧的情况相比，它导致总体 NG 消耗（电力和非电力）增加高达 24%，这是由于 CCS 在电力行业的作用增强。与没有 LDES 的情景相比，低成本 LDES 系统的出现显著降低了电力系统中的燃料（NG 和 LCDF）消耗，从而降低了电力和 NG 系统的耦合程度，同时对于评估的情景，还将总系统成本降低高达 4.6%。
电力-天然气基础设施规划，实现能源系统深度脱碳
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