<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.1 20151215//EN" "http://jats.nlm.nih.gov/publishing/1.1/JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xml:lang="en" article-type="research-article" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">EE</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">EE</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">EE</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Energy Engineering</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">1546-0118</issn>
<issn pub-type="ppub">0199-8595</issn>
<publisher>
<publisher-name>Tech Science Press</publisher-name>
<publisher-loc>USA</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">70715</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/ee.2025.070715</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>An Electricity-Carbon Synergy-Driven Optimization Method for Low-Carbon Operation of Multi-Energy Parks</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">An Electricity-Carbon Synergy-Driven Optimization Method for Low-Carbon Operation of Multi-Energy Parks</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">An Electricity-Carbon Synergy-Driven Optimization Method for Low-Carbon Operation of Multi-Energy Parks</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib id="author-1" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Yuan</surname><given-names>Jiangyang</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Wu</surname><given-names>Jiaowen</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Gao</surname><given-names>Yi</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Fu</surname><given-names>Yuhao</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-5" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Bu</surname><given-names>Yuntao</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-6" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Chen</surname><given-names>Tianyu</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-7" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Yu</surname><given-names>Hao</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref><email>tjuyh@tju.edu.cn</email></contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>State Grid Tianjin Economic Research Institute</institution>, <addr-line>Tianjin, 300171</addr-line>, <country>China</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>State Key Laboratory of Smart Power Distribution Equipment and System, Tianjin University</institution>, <addr-line>Tianjin, 300072</addr-line>, <country>China</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Author: Hao Yu. Email: <email>tjuyh@tju.edu.cn</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date date-type="collection" publication-format="electronic">
<year>2026</year>
</pub-date>
<pub-date date-type="pub" publication-format="electronic">
<day>27</day><month>1</month><year>2026</year>
</pub-date>
<volume>123</volume>
<issue>2</issue>
<elocation-id>2</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>22</day>
<month>07</month>
<year>2025</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>17</day>
<month>09</month>
<year>2025</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2026 The Authors.</copyright-statement>
<copyright-year>2026</copyright-year>
<copyright-holder>Published by Tech Science Press.</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_EE_70715.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>In the pursuit of carbon peaking and neutrality goals, multi-energy parks, as major energy consumers and carbon emitters, urgently require low-carbon operational strategies. This paper proposes an electricity-carbon synergy-driven optimization method for the low-carbon operation of multi-energy parks. The method integrates multi-energy complementary scheduling with a tiered carbon trading mechanism to balance operational security, economic efficiency, and environmental objectives. A mixed-integer linear programming model is developed to characterize the coupling relationships and dynamic behaviors of key equipment, including photovoltaic systems, ground-source heat pumps, thermal storage electric boilers, combined heat and power units, and electrical energy storage systems. Furthermore, a tiered carbon trading model is established that incorporates carbon quota allocation and tiered carbon pricing to internalize carbon costs and discourage high-emission practices. Multi-scenario comparative analyses demonstrate that the electricity-carbon synergy scenario achieves a 42.64% reduction in carbon emissions compared to economy-oriented operation, while limiting the increase in operational costs to 20.85%. The carbon-prioritized scenario further reduces emissions by 9.7%, underscoring the inhibitory effect of the tiered carbon pricing mechanism on high-carbon activities. Sensitivity analyses confirm the model&#x2019;s robustness against fluctuations in energy load, uncertainty in renewable generation, and variations in carbon price. This optimization method provides theoretical support for multi-energy coordinated scheduling and carbon responsibility allocation in industrial parks, offering valuable insights for promoting green transformation initiatives.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Electricity-carbon synergy</kwd>
<kwd>multi-energy park</kwd>
<kwd>mixed-integer programming</kwd>
<kwd>tiered carbon pricing</kwd>
</kwd-group>
<funding-group>
<award-group id="awg1">
<funding-source>Technology Project of State Grid Tianjin Electric Power Company</funding-source>
</award-group>
</funding-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>In recent years, global industrialization acceleration has intensified challenges posed by rising carbon emissions. According to the Global Carbon Budget 2024, global carbon dioxide (CO<sub>2</sub>) emissions in 2024 were approximately 41.6 billion tons, with fossil fuel CO<sub>2</sub> emissions accounting for about 37.4 billion tons. Without large-scale energy system decarbonization, global temperatures are projected to continue rising over the next two decades. China accounts for approximately one-third of global emissions [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>], facing significant decarbonization challenges. As key energy consumption and production sites, multi-energy parks are critical to national decarbonization goals, consuming 69% of China&#x2019;s energy and generate 78% of its carbon emissions. Despite rapid growth in renewable energy capacity, fossil fuels still dominate park operations due to integration barriers [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>]. Renewable intermittency and high integration costs cause persistently high curtailment rates, sustaining fossil fuel dependence. Consequently, a key technical challenge is utilizing park features&#x2014;integrated &#x201C;generation-grid-storage-load&#x201D; systems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>], multi-energy complementarity, and coordinated supply-demand&#x2014;to enhance reliability, reduce emissions, and increase renewable penetration.</p>
<p>Electricity-carbon synergy integrates carbon emission constraints into multi-energy park scheduling frameworks, shifting traditional security-economic paradigms to models where minimizing operational carbon footprint becomes a core objective. The synergy utilizes the characteristics of multi-energy coordination and source-grid-storage-load synergy in parks during operation to enhance system flexibility, improve renewable energy consumption and reduce emissions. Therefore, electricity-carbon synergy poses a critical research challenge for park operation optimization. It requires scheduling algorithms to manage multi-energy conversions under complex equipment constraints while internalizing carbon costs via tiered pricing mechanisms.</p>
<p>Park operation optimization leverages multi-energy coordination and source-grid-storage-load synergy for enhanced energy utilization rate. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>] demonstrated demand response&#x2019;s carbon reduction capability and the impact of PV penetration; Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>] developed a Stackelberg game-based optimization method for energy storage power stations and the integrated energy multi-microgrid alliance, which enhanced energy consumption rates and reduced energy costs; Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>] established a spatiotemporally flexible demand response architecture; Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>] confirmed cost reductions through electric-heating-cooling load coupling; Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>] develops a many-objective optimization model utilizing electric vehicles as distributed storage to improve grid peak shaving and battery economy; Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>] optimized district heating across multiple market timescales. While these studies address specific aspects of scheduling, coupling, and markets, a critical gap remains: current approaches lack a unified method that simultaneously integrates refined modeling of equipment dynamics with the internalization of tiered carbon pricing costs into operational decisions.</p>
<p>Electricity-carbon synergy research encompasses carbon accounting, carbon trading, and low-carbon technologies. In carbon accounting, Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-10">10</xref>] quantified emission factors using lifecycle assessment to build an energy category database. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-11">11</xref>] refined methods to track carbon flows for shared PV and storage systems. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>] developed a three-layer market structure based on carbon accounting for optimized energy management. For carbon trading. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>] discussed the potential relationship between coupling capability of various heterogeneous energy sources and carbon emissions on the basis of constructing a tiered carbon trading reward and punishment model. Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>] focused on coupling electricity-carbon-green certificate markets and assessing market effects. Low-carbon technology advances include Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>], which coupled CCS with P2G to transform carbon costs into profits; Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-16">16</xref>] demonstrated hydrogen refinement and blending with natural gas reduces emissions via scheduling models; Reference [<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>] established a multi-timescale model proving diversified hydrogen utilization outperforms P2G in cutting emissions.</p>
<p>Existing research primarily focuses on advancing carbon accounting methods, market coupling mechanisms, and exploring specific low-carbon technologies to enhance the energy efficiency of parks. However, these efforts overlook refined modeling of multi-energy equipment dynamics during scheduling and the internalization of tiered carbon pricing impacts in operational decisions. Consequently, an integrated optimization method embedding detailed equipment constraints and dynamically internalizing carbon costs is urgently needed. This approach provides theoretical and practical foundations for multi-energy parks to balance security, economic viability, and low-carbon objectives.</p>
<p>To bridge these gaps, this paper proposes an electricity-carbon synergy-driven optimization method for low-carbon operation in multi-energy parks. The approach integrates a mixed-integer programming model describing equipment dynamics with a tiered carbon trading mechanism for carbon costs internalization. Multi-scenario analysis is employed to quantitatively validate the method&#x2019;s effectiveness. The method achieves a reduction in carbon emissions while limiting operational cost increases, empirically demonstrating the suppressive effect of tiered carbon pricing on high-emission activities. The main contributions of this paper are summarized as follows:
<list list-type="simple">
<list-item><label>(1)</label><p>An operation model for multi-energy parks was developed using a mixed-integer programming framework that integrates photovoltaic (PV) systems, ground-source heat pumps (GSHP), thermal storage electric boilers (TSEB), combined heat and power (CHP) units, and electrical energy storage (EES) devices. The operation model accurately characterizes multi-energy conversion relationships and dynamic equipment constraints, thereby establishing a foundation for optimizing scheduling decisions in complex energy systems.</p></list-item>
<list-item><label>(2)</label><p>A tiered carbon trading model was designed based on the &#x201C;energy type-carbon intensity-quota allocation&#x201D; principle, incorporating mechanisms for carbon quota allocation and tiered carbon pricing. This model internalizes carbon emission costs into operational decisions and imposes economic penalties on high-emission activities, enhancing carbon responsibility and promoting low-carbon operation in multi-energy parks.</p></list-item>
<list-item><label>(3)</label><p>The effectiveness of the proposed electricity-carbon synergy is demonstrated by multi-scenario comparative analysis. By implementing tiered carbon pricing mechanisms, a 42.64% reduction in emissions is achieved compared to economy-oriented operation models, demonstrating carbon abatement potential.</p></list-item>
</list></p>
<p>This paper centers on optimizing low-carbon operation strategies for parks. The paper is structured into five sections: <xref ref-type="sec" rid="s1">Section 1</xref> reviews the research background, and clarifies the objectives and significance of this study. <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> models the park&#x2019;s energy supply equipment, providing the foundation for the optimization model. <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref> constructs the low-carbon operation optimization model for park. <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref> validates the model&#x2019;s effectiveness through case studies and sensitivity analysis. <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref> summarizes the research findings.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>Modeling of Park Energy Supply Equipment</title>
<p>Building on the research background and current status of electricity-carbon synergy and park operation optimization presented previously, the core objective of this paper is the electricity-carbon synergy-driven optimization method for multi-energy parks. This section analyzes operating modes of park equipment and energy flow characteristics.</p>
<sec id="s2_1">
<label>2.1</label>
<title>Overview of Park Operation</title>
<p>This paper constructs a framework for a typical park operation model as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>. Its operational logic can be described in four parts:</p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label>
<caption>
<title>Framework for a typical park operation model</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_70715-fig-1.tif"/>
</fig>
<p><list list-type="simple">
<list-item><label>(1)</label><p>Energy input: The integration of three inputs is achieved, including the PV system, the external grid power supply, and the natural gas supply.</p></list-item>
<list-item><label>(2)</label><p>Energy conversion: Electrical energy is converted into thermal energy via GSHP and pressurized electric boilers (PEB). Natural gas is converted into electricity and thermal energy through CHP equipment.</p></list-item>
<list-item><label>(3)</label><p>Energy storage system: Comprises EES devices and thermal storage water tanks (TSWT). Additionally, the park can purchase energy storage services from shared energy storage (SES) providers.</p></list-item>
<list-item><label>(4)</label><p>Energy consumption: The electrical load and the thermal load are both included.</p></list-item>
</list></p>
</sec>
<sec id="s2_2">
<label>2.2</label>
<title>Photovoltaic</title>
<p>The PV system converts solar irradiance into electrical power. Its output is determined by two key environmental parameters: solar irradiance and cell operating temperature [<xref ref-type="bibr" rid="ref-18">18</xref>]. Therefore, the output of the PV system is expressed as a functional relationship of these parameters [<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>]. The operational constraints of the PV system are given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eqs. (1)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-3">(3)</xref>.
<disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label><mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>PV</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>STC</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mfrac><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ING</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>STC</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>PV</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>STC</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label><mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0.0256</mml:mn><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ING</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label><mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>PV</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>PV</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-1"><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>PV</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represents the PV system output at time <inline-formula id="ieqn-2"><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-3"><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>STC</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-4"><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>STC</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-5"><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>STC</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> represent respectively the PV system output, irradiance, and temperature under standard test conditions (STC); <inline-formula id="ieqn-6"><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>PV</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the temperature coefficient; <inline-formula id="ieqn-7"><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ING</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> represents the solar irradiance at time <inline-formula id="ieqn-8"><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-9"><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-10"><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> represent respectively the cell operating temperature and ambient temperature at time <inline-formula id="ieqn-11"><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-12"><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>PV</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the upper limit of PV system output.</p>
</sec>
<sec id="s2_3">
<label>2.3</label>
<title>Ground-Source Heat Pump</title>
<p>The GSHP utilizes electricity to extract shallow geothermal energy. In winter, the low-grade energy is transformed into higher-grade heat and supplied to the building. This paper focuses on the GSHP in heating mode during winter.</p>
<p>The GSHP output constraint is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">Eq. (4)</xref>, which constrains the upper and lower limits of the heating power output from the GSHP host unit.
<disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label><mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GSHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GSHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GSHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GSHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represents the GSHP heating power at time <inline-formula id="ieqn-14"><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-15"><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GSHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-16"><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GSHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represent respectively the upper and lower limits of the GSHP heating power. The GSHP electricity consumption <inline-formula id="ieqn-17"><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GSHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> at time <inline-formula id="ieqn-18"><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> is calculated by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eqs. (5)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-6">(6)</xref> [<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>].
<disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label><mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GSHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GSHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>HP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label><mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>HP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>oh</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>oh</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-19"><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>HP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the coefficient of performance for heating of the GSHP; <inline-formula id="ieqn-20"><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:mi>a</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-21"><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-22"><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:mi>c</mml:mi></mml:math></inline-formula> are empirical parameter data of typical GSHP systems under heating conditions; <inline-formula id="ieqn-23"><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>oh</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is typical daily underground temperature in winter. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref> indicates a linear relationship between the electricity consumption of the GSHP and its heating output.</p>
</sec>
<sec id="s2_4">
<label>2.4</label>
<title>Thermal Storage Electric Boiler</title>
<p>The TSEB is an electrical heating device designed to convert and store thermal energy. Unlike conventional electric boilers that provide direct heating only, the TSEB can actively accumulate thermal energy during off-peak hours when electricity prices are low. During periods of high heating demand, the stored energy is discharged via a heat exchange system into the district heating network. This operational strategy enhances both energy efficiency and economic performance. The TSEB system in this paper consists of two subsystems: PEB and TSWT.</p>
<p>The relationship between the total heating power of the TSEB system and the heating powers of its two subsystems is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-7">Eq. (7)</xref>.
<disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label><mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TSEB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-24"><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TSEB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the heating power of the TSEB system; <inline-formula id="ieqn-25"><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the heating power of the PEB; <inline-formula id="ieqn-26"><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the heating power supplied by the TSWT.</p>
<sec id="s2_4_1">
<label>2.4.1</label>
<title>Pressurized Electric Boiler</title>
<p>The PEB converts electricity into thermal energy for high-temperature heat supply. Operating under elevated pressure compared to atmospheric boilers, it achieves higher outlet temperatures and improved operational safety, offering significant technical advantages [<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>].</p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-8">Eq. (8)</xref> states that the total energy output of the PEB is the sum of its heating power and thermal storage power. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">Eq. (9)</xref> limits the total energy output of the PEB to be less than its upper limit. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">Eq. (10)</xref> constrains the heating power to be non-negative.
<disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label><mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label><mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label><mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-27"><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the total energy output of the PEB at time <inline-formula id="ieqn-28"><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-29"><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-30"><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the heating power and thermal storage power of the PEB at time <inline-formula id="ieqn-31"><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-32"><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the upper limit of the TSEB&#x2019;s energy output; <inline-formula id="ieqn-33"><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is a binary variable indicating the operating state of the PEB.</p>
<p>The electricity consumption of the PEB is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">Eqs. (11)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-14">(14)</xref>. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">Eq. (11)</xref> describes the operating electric power of the PEB, taking into account the heat loss caused by the working fluid flow velocity [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>]. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">Eq. (12)</xref> indicates that the working fluid velocity is a function of the water pump&#x2019;s output [<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>].
<disp-formula id="eqn-11"><label>(11)</label><mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>w</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>WP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-12"><label>(12)</label><mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>WP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-13"><label>(13)</label><mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>g</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-14"><label>(14)</label><mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-34"><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the electricity consumption of the PEB at time <inline-formula id="ieqn-35"><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-36"><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the energy conversion efficiency of the PEB; <inline-formula id="ieqn-37"><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the temperature difference across the boiler; <inline-formula id="ieqn-38"><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:msup><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>w</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is a flow-dependent heat loss coefficient specific to the boiler&#x2019;s design; <inline-formula id="ieqn-39"><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:msubsup><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>wp</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>is the instantaneous mass flow rate of the working fluid; <inline-formula id="ieqn-40"><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>WP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the rated electricity consumption of the associated circulating water pump of the PEB; <inline-formula id="ieqn-41"><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>g</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-42"><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represent the supply temperature and return temperature of the hot pipeline.</p>
</sec>
<sec id="s2_4_2">
<label>2.4.2</label>
<title>Thermal Storage Water Tank</title>
<p>The TSWT serves as the core component of the TSEB system. Its main function is to store and release thermal energy, thereby facilitating the temporal shift and utilization of heat. The device accumulates thermal energy produced by the PEB during off-peak electricity price periods and discharges it during times of high heating demand. However, extended storage durations lead to inevitable thermal energy losses due to heat dissipation. Prolonged thermal storage results in thermal energy loss.</p>
<p>The thermal energy stored in the TSWT is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-15">Eqs. (15)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-16">(16)</xref>. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-17">Eq. (17)</xref> constrain the heating power output of the TSWT. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-18">Eqs. (18)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-19">(19)</xref> ensure the TSWT cannot store and release simultaneously. The binary variables are defined in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-20">Eq. (20)</xref>.
<disp-formula id="eqn-15"><label>(15)</label><mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-16"><label>(16)</label><mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-17"><label>(17)</label><mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-18"><label>(18)</label><mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-19"><label>(19)</label><mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-20"><label>(20)</label><mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-43"><mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:msubsup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the thermal energy stored in the TSWT at time <inline-formula id="ieqn-44"><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-45"><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the thermal energy loss rate of the TSWT; <inline-formula id="ieqn-46"><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the scheduling time interval; <inline-formula id="ieqn-47"><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represents the heating power supplied by the TSWT at time <inline-formula id="ieqn-48"><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-49"><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:msubsup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-50"><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:msubsup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represent the upper and lower limits of the stored thermal energy in the TSWT; <inline-formula id="ieqn-51"><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represent the upper limits of the TSWT&#x2019;s heating power; <inline-formula id="ieqn-52"><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-53"><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are binary variables. <inline-formula id="ieqn-54"><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> indicates the TSWT is charging, <inline-formula id="ieqn-55"><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> indicates the TSWT is discharging, and they cannot both be 1 simultaneously.</p>
<p>Considering the thermal stratification [<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>] and the load effect of the TSWT, its power upper limit should be subject to variation over time <italic>t</italic>, as shown by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">Eqs. (21)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-25">(25)</xref>. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-21">Eq. (21)</xref> illustrates that the maximum thermal storage capacity of the TSWT is influenced by its internal temperature distribution. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-22">Eq. (22)</xref> specifies that the maximum supply temperature of the TSWT should not exceed 98&#x00B0;C. Meanwhile, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-23">Eq. (23)</xref> indicates that the supply water temperature is a function of the total heating load. Under conditions of limited flow rate, the water temperature should increase accordingly to meet a higher heat demand.
<disp-formula id="eqn-21"><label>(21)</label><mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>w</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>b</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>3600</mml:mn></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-22"><label>(22)</label><mml:math id="mml-eqn-22" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>g</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mn>98</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>&#x2218;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>C</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-23"><label>(23)</label><mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>b</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-24"><label>(24)</label><mml:math id="mml-eqn-24" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>g</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>g</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>h</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-25"><label>(25)</label><mml:math id="mml-eqn-25" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-56"><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:msup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the specific heat capacity; <inline-formula id="ieqn-57"><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the density of the working fluid; <inline-formula id="ieqn-58"><mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:msup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>W</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the TSWT volume; <inline-formula id="ieqn-59"><mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-60"><mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>b</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the top and bottom temperature of TSWT.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s2_5">
<label>2.5</label>
<title>Combined Heat and Power Unit</title>
<p>The CHP unit generates electricity by burning natural gas in a gas turbine and simultaneously recovers waste heat generated during the power generation process. This production method enables the simultaneous supply of electricity and thermal energy, improving fuel utilization and reducing energy consumption while enhancing system efficiency.</p>
<p>The operational constraints of the CHP unit are given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">Eqs. (26)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-30">(30)</xref>.
<disp-formula id="eqn-26"><label>(26)</label><mml:math id="mml-eqn-26" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-27"><label>(27)</label><mml:math id="mml-eqn-27" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-28"><label>(28)</label><mml:math id="mml-eqn-28" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-29"><label>(29)</label><mml:math id="mml-eqn-29" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-30"><label>(30)</label><mml:math id="mml-eqn-30" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-61"><mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the equivalent natural gas power consumed by the CHP unit at time <inline-formula id="ieqn-62"><mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-63"><mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-64"><mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the electrical power output and thermal power output of the CHP unit at time <inline-formula id="ieqn-65"><mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>, respectively; <inline-formula id="ieqn-66"><mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-67"><mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> represent the electrical and thermal conversion efficiencies of the CHP unit, respectively; <inline-formula id="ieqn-68"><mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-69"><mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represent the upper and lower limits of the CHP unit&#x2019;s electrical power output; <inline-formula id="ieqn-70"><mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-71"><mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represent the upper and lower limits of the CHP unit&#x2019;s thermal power output; <inline-formula id="ieqn-72"><mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-73"><mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represent the upper and lower limits of the ramp rate for the CHP unit [<xref ref-type="bibr" rid="ref-25">25</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s2_6">
<label>2.6</label>
<title>Electrical Energy Storage</title>
<p>EES devices facilitate the spatiotemporal transfer of electrical energy via electrochemical reactions. They store surplus electricity by converting it into chemical energy and release it back as electricity during periods of high demand. Within the park, electricity is stored when supply exceeds demand or when prices are low, and discharged during peak demand or high-price periods [<xref ref-type="bibr" rid="ref-26">26</xref>]. This strategy mitigates the volatility of renewable energy generation and contributes to peak shaving and valley filling in the park&#x2019;s electricity consumption.</p>
<p>The operational constraints for the EES device are given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-31">Eqs. (31)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-36">(36)</xref>.
<disp-formula id="eqn-31"><label>(31)</label><mml:math id="mml-eqn-31" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-32"><label>(32)</label><mml:math id="mml-eqn-32" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-33"><label>(33)</label><mml:math id="mml-eqn-33" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-34"><label>(34)</label><mml:math id="mml-eqn-34" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-35"><label>(35)</label><mml:math id="mml-eqn-35" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-36"><label>(36)</label><mml:math id="mml-eqn-36" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-31">Eq. (31)</xref> describes the working process of the EES device, where <inline-formula id="ieqn-74"><mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represents the electrical energy stored in the EES device at time <inline-formula id="ieqn-75"><mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-76"><mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-77"><mml:math id="mml-ieqn-77"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represent the charging power and discharging power of the EES device at time <inline-formula id="ieqn-78"><mml:math id="mml-ieqn-78"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>, respectively; <inline-formula id="ieqn-79"><mml:math id="mml-ieqn-79"><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> is the self-discharge rate of the EES device; <inline-formula id="ieqn-80"><mml:math id="mml-ieqn-80"><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-81"><mml:math id="mml-ieqn-81"><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> are the charging and discharging efficiencies of the EES device. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-33">Eqs. (33)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-35">(35)</xref> constrain the upper and lower limits of the stored energy and the charging/discharging power, where <inline-formula id="ieqn-82"><mml:math id="mml-ieqn-82"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-83"><mml:math id="mml-ieqn-83"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the upper and lower limits of the energy stored in the EES device; <inline-formula id="ieqn-84"><mml:math id="mml-ieqn-84"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-85"><mml:math id="mml-ieqn-85"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the upper limits of the EES device&#x2019;s charging and discharging power. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-36">Eq. (36)</xref> ensures the EES device cannot charge and discharge simultaneously; <inline-formula id="ieqn-86"><mml:math id="mml-ieqn-86"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-87"><mml:math id="mml-ieqn-87"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are binary variables indicating the charging and discharging states.</p>
<p>Although the EES device only relies on fuel or stored chemical energy and does not directly consume grid electricity for operation, energy losses occur during the charging, discharging, and storage processes. The electrical energy loss during EES operation at each time step is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-37">Eq. (37)</xref>. The electrical energy loss of the EES device will be used to calculate the carbon emissions generated during its operation.
<disp-formula id="eqn-37"><label>(37)</label><mml:math id="mml-eqn-37" display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s2_7">
<label>2.7</label>
<title>Shared Energy Storage</title>
<p>SES integrates decentralized energy storage resources from the grid, generation, and user sides, making them available for on-demand use by multiple users [<xref ref-type="bibr" rid="ref-27">27</xref>]. The park enters into service agreements with SES providers based on storage dispatch decisions, purchasing storage capacity and paying service fees to satisfy its internal energy storage requirements.</p>
<p>The operational constraints for SES are given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-38">Eqs. (38)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-43">(43)</xref>:
<disp-formula id="eqn-38"><label>(38)</label><mml:math id="mml-eqn-38" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-39"><label>(39)</label><mml:math id="mml-eqn-39" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-40"><label>(40)</label><mml:math id="mml-eqn-40" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-41"><label>(41)</label><mml:math id="mml-eqn-41" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-42"><label>(42)</label><mml:math id="mml-eqn-42" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-43"><label>(43)</label><mml:math id="mml-eqn-43" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-88"><mml:math id="mml-ieqn-88"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represents the electrical energy stored in the SES device at time <inline-formula id="ieqn-89"><mml:math id="mml-ieqn-89"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-90"><mml:math id="mml-ieqn-90"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-91"><mml:math id="mml-ieqn-91"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> represent the charging power and discharging power of the SES device at time <inline-formula id="ieqn-92"><mml:math id="mml-ieqn-92"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>, respectively; <inline-formula id="ieqn-93"><mml:math id="mml-ieqn-93"><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-94"><mml:math id="mml-ieqn-94"><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> are the charging and discharging efficiencies of the SES device. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-34">Eqs. (34)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-36">(36)</xref> constrain the stored energy and charging/discharging power limits: <inline-formula id="ieqn-95"><mml:math id="mml-ieqn-95"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-96"><mml:math id="mml-ieqn-96"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the upper and lower limits of the energy stored in the SES device; <inline-formula id="ieqn-97"><mml:math id="mml-ieqn-97"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-98"><mml:math id="mml-ieqn-98"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are the upper limits of the SES charging and discharging power. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-37">Eq. (37)</xref> ensures the SES device cannot simultaneously charge and discharge for the current park: <inline-formula id="ieqn-99"><mml:math id="mml-ieqn-99"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-100"><mml:math id="mml-ieqn-100"><mml:msubsup><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> are binary variables indicating the charging and discharging states.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>Low-Carbon Operation Optimization Model for Multi-Energy Parks</title>
<p>The equipment models established in <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> are formulated as a mixed-integer linear programming problem. This section presents the low-carbon operation optimization model for multi-energy parks and its objective function.</p>
<sec id="s3_1">
<label>3.1</label>
<title>Carbon Trading Model</title>
<p>The carbon trading model comprises a carbon accounting model, a carbon quota allocation model, and a carbon price model.</p>
<sec id="s3_1_1">
<label>3.1.1</label>
<title>Carbon Accounting Model</title>
<p>Accurate carbon accounting methods are fundamental to low-carbon emission reduction. Carbon emissions are categorized as direct carbon emissions and indirect carbon emissions, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref>.</p>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label>
<caption>
<title>Classification of direct and indirect carbon emissions</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_70715-fig-2.tif"/>
</fig>
<p>Direct carbon emissions are defined as CO<sub>2</sub> emitted directly by the sources. This includes emissions from on-site fossil fuel combustion or industrial processes. Indirect carbon emissions are those attributable to an entity&#x2019;s activities but occurring from sources not directly under its control. These emissions typically arise from purchased electricity, heat, transportation services, or other activities associated with the entity&#x2019;s consumption. While physically emitted by entities such as power generators or transportation providers, the responsibility for these indirect emissions is assigned to the consuming entity.</p>
<p>In this paper, the CO<sub>2</sub> emissions from the CHP unit burning natural gas are classified as direct carbon emissions. In contrast, the electricity consumption activities of the park and the energy losses of the EES devices [<xref ref-type="bibr" rid="ref-28">28</xref>] are regarded as indirect carbon emissions. Although these activities do not produce CO<sub>2</sub>, they indirectly lead to CO<sub>2</sub> generation elsewhere. The classification of carbon emissions is shown in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref>.</p>
<table-wrap id="table-1">
<label>Table 1</label>
<caption>
<title>Carbon emission classification methodology</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center"/>
<col/>
<col align="center"/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Carbon emission type</th>
<th>Symbol</th>
<th>Meaning</th>
<th>Equation</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Direct carbon emissions source</td>
<td><inline-formula id="ieqn-111"><mml:math id="mml-ieqn-111"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>Equivalent natural gas power consumed by the CHP unit at time <inline-formula id="ieqn-112"><mml:math id="mml-ieqn-112"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-26">Eq. (26)</xref></td>
</tr>
<tr>
<td>Indirect carbon emissions source</td>
<td><inline-formula id="ieqn-113"><mml:math id="mml-ieqn-113"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GSHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>Electricity consumption of the GSHP at time <inline-formula id="ieqn-114"><mml:math id="mml-ieqn-114"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref></td>
</tr>
<tr>
<td></td>
<td><inline-formula id="ieqn-115"><mml:math id="mml-ieqn-115"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>Electricity consumption of the PEB at time <inline-formula id="ieqn-116"><mml:math id="mml-ieqn-116"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">Eq. (11)</xref></td>
</tr>
<tr>
<td></td>
<td><inline-formula id="ieqn-117"><mml:math id="mml-ieqn-117"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>Electrical energy loss of the EES device</td>
<td><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-37">Eq. (37)</xref></td>
</tr>
<tr>
<td></td>
<td><inline-formula id="ieqn-118"><mml:math id="mml-ieqn-118"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>Power purchased from the public grid</td>
<td><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-47">Eqs. (47)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-48">(48)</xref></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The carbon emissions generated by park operations are given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-44">Eqs. (44)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-48">(48)</xref>.
<disp-formula id="eqn-44"><label>(44)</label><mml:math id="mml-eqn-44" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-45"><label>(45)</label><mml:math id="mml-eqn-45" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-46"><label>(46)</label><mml:math id="mml-eqn-46" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>total</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-47"><label>(47)</label><mml:math id="mml-eqn-47" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GSHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-48"><label>(48)</label><mml:math id="mml-eqn-48" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-101"><mml:math id="mml-ieqn-101"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-102"><mml:math id="mml-ieqn-102"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-103"><mml:math id="mml-ieqn-103"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>total</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> represent the carbon emissions from coal consumption, natural gas consumption and the total indirect carbon emissions during park operations, respectively; <inline-formula id="ieqn-104"><mml:math id="mml-ieqn-104"><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-105"><mml:math id="mml-ieqn-105"><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the carbon emission factors for coal and natural gas, respectively, representing the amount of CO<sub>2</sub> emitted per kWh of product generated due to coal or gas consumption during park operations; <inline-formula id="ieqn-106"><mml:math id="mml-ieqn-106"><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-107"><mml:math id="mml-ieqn-107"><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> represent the total coal consumption and natural gas consumption during the optimization period; <inline-formula id="ieqn-108"><mml:math id="mml-ieqn-108"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the power purchased from the public grid; <inline-formula id="ieqn-109"><mml:math id="mml-ieqn-109"><mml:msup><mml:mi>&#x03B1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-110"><mml:math id="mml-ieqn-110"><mml:msup><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> are the proportional coefficients for the coal and gas components of public grid electricity, respectively. Their values are determined by the installed capacity of coal-fired and gas-fired power units in the power system [<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s3_1_2">
<label>3.1.2</label>
<title>Carbon Quota Allocation Model</title>
<p>Carbon emission trading (carbon market) treats carbon quotas as commodities. Its purpose is to reduce carbon emissions by economic instruments. The carbon market is divided into the primary carbon market and the secondary carbon market.</p>
<p>Government regulators set overall carbon quotas and allocate them to entities in the primary carbon market through methods such as free allocation and auctions. These entities can subsequently trade quotas in the secondary market. If an entity&#x2019;s emissions exceed its allocated quota, it must purchase additional allowances, while those with surpluses may sell them to others. By the compliance deadline, entities are required to hold sufficient quotas; otherwise, they will incur penalties. The trading mechanism of the secondary carbon market is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref>.</p>
<fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>Trading mechanism in secondary carbon market [<xref ref-type="bibr" rid="ref-30">30</xref>]</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_70715-fig-3.tif"/>
</fig>
<p>This paper&#x2019;s carbon quota allocation model addresses the primary carbon market, where government departments allocate quotas gratis to the park according to its carbon emission intensity. The carbon quota allocation model for park is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-49">Eqs. (49)</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-51">(51)</xref>.
<disp-formula id="eqn-49"><label>(49)</label><mml:math id="mml-eqn-49" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>qu</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>qu</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-50"><label>(50)</label><mml:math id="mml-eqn-50" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>qu</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>qu</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-51"><label>(51)</label><mml:math id="mml-eqn-51" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>total</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>qu</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>qu</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>qu</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-119"><mml:math id="mml-ieqn-119"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>qu</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-120"><mml:math id="mml-ieqn-120"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>qu</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-121"><mml:math id="mml-ieqn-121"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>total</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>qu</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> represent the allocated coal carbon quota, natural gas carbon quota, and total indirect carbon quota for the park, respectively; <inline-formula id="ieqn-122"><mml:math id="mml-ieqn-122"><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>qu</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-123"><mml:math id="mml-ieqn-123"><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>qu</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the carbon quota allocation factors, representing the amount of carbon quota allocated per kWh of product generated due to coal or natural gas consumption during park operations.</p>
</sec>
<sec id="s3_1_3">
<label>3.1.3</label>
<title>Carbon Price Model</title>
<p>The carbon price model reflects secondary market operations. The trading volume in the carbon market is defined as the difference between its carbon emissions. The park&#x2019;s trading volume is defined in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-52">Eq. (52)</xref>. A positive <inline-formula id="ieqn-124"><mml:math id="mml-ieqn-124"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> indicates emissions exceeding the quota, necessitating additional quota purchases for compliance. A negative <inline-formula id="ieqn-125"><mml:math id="mml-ieqn-125"><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> denotes surplus quotas sellable in the market to generate revenue.
<disp-formula id="eqn-52"><label>(52)</label><mml:math id="mml-eqn-52" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ind</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ind</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>qu</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>The carbon market price function is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-53">Eq. (53)</xref>.
<disp-formula id="eqn-53"><label>(53)</label><mml:math id="mml-eqn-53" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>l</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>l</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where, <inline-formula id="ieqn-126"><mml:math id="mml-ieqn-126"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the base carbon price, <inline-formula id="ieqn-127"><mml:math id="mml-ieqn-127"><mml:mi>l</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the interval length, and <inline-formula id="ieqn-128"><mml:math id="mml-ieqn-128"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is the price growth rate. The tiered carbon pricing mechanism charges more for higher carbon emissions. This structure imposes tighter constraints on high-emission activities, motivating parks to cut their emissions.</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref> shows the function of the tiered carbon price. The blue curve illustrates the park&#x2019;s total carbon cost dependence on trading volume, which increases non-linearly. The red curve plots the unit price against trading volume, demonstrating a stepwise progression as volume rises.</p>
<fig id="fig-4">
<label>Figure 4</label>
<caption>
<title>Tiered carbon pricing mechanism and its cost impact</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_70715-fig-4.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s3_2">
<label>3.2</label>
<title>Low-Carbon Operation Optimization Problem</title>
<sec id="s3_2_1">
<label>3.2.1</label>
<title>Objective Function</title>
<p>The objective function of the park operations optimization model is to minimize the system operating costs over one scheduling cycle. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-54">Eq. (54)</xref> represents the daily operating cost (<inline-formula id="ieqn-129"><mml:math id="mml-ieqn-129"><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>), comprising energy purchasing costs and SES service costs. <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-55">Eq. (55)</xref> represents the carbon trading cost (<inline-formula id="ieqn-130"><mml:math id="mml-ieqn-130"><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>). <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-56">Eq. (56)</xref> defines the overall objective function (<inline-formula id="ieqn-131"><mml:math id="mml-ieqn-131"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>) balancing <inline-formula id="ieqn-132"><mml:math id="mml-ieqn-132"><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-133"><mml:math id="mml-ieqn-133"><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. The weighting coefficients <inline-formula id="ieqn-134"><mml:math id="mml-ieqn-134"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-135"><mml:math id="mml-ieqn-135"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> can be adjusted to reflect the decision-maker&#x2019;s preference.
<disp-formula id="eqn-54"><label>(54)</label><mml:math id="mml-eqn-54" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>N</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:munderover><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>NG</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>start</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-55"><label>(55)</label><mml:math id="mml-eqn-55" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-56"><label>(56)</label><mml:math id="mml-eqn-56" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-136"><mml:math id="mml-ieqn-136"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the electricity purchasing price at time <inline-formula id="ieqn-137"><mml:math id="mml-ieqn-137"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-138"><mml:math id="mml-ieqn-138"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>NG</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the unit price of natural gas at time <inline-formula id="ieqn-139"><mml:math id="mml-ieqn-139"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-140"><mml:math id="mml-ieqn-140"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the unit service price for SES at time <inline-formula id="ieqn-141"><mml:math id="mml-ieqn-141"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>; <inline-formula id="ieqn-142"><mml:math id="mml-ieqn-142"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>N</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the total number of time intervals in one scheduling cycle; <inline-formula id="ieqn-143"><mml:math id="mml-ieqn-143"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-144"><mml:math id="mml-ieqn-144"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the weighting coefficients balancing operational cost and carbon trading cost minimization objectives, the impact of this weight allocation on the system&#x2019;s performance is detailed in <xref ref-type="app" rid="app-1">Appendix A</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-11">Fig. A1</xref>; <inline-formula id="ieqn-145"><mml:math id="mml-ieqn-145"><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>start</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the start-up cost of the park equipment; <inline-formula id="ieqn-146"><mml:math id="mml-ieqn-146"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-147"><mml:math id="mml-ieqn-147"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the normalized sub-objective functions.</p>

<p>While SES incurs direct service fees for charge/discharge operations, EES operational costs are internalized through carbon emissions: Energy losses <inline-formula id="ieqn-148"><mml:math id="mml-ieqn-148"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>O</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> during EES operation increase indirect carbon emissions, thereby elevating carbon trading costs. This mechanism ensures both storage systems bear usage-related costs, preventing dispatch bias.</p>
</sec>
<sec id="s3_2_2">
<label>3.2.2</label>
<title>Power Balance Constraints</title>
<p>A balance must be maintained between the supply of energy carriers and the load demand at each time step <inline-formula id="ieqn-149"><mml:math id="mml-ieqn-149"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>(1) Thermal Power Balance Constraint
<disp-formula id="eqn-57"><label>(57)</label><mml:math id="mml-eqn-57" display="block"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>GSHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-150"><mml:math id="mml-ieqn-150"><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> is the total thermal load at time <inline-formula id="ieqn-151"><mml:math id="mml-ieqn-151"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>(2) Electrical Power Balance Constraint</p>
<p><xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-58">Eq. (58)</xref> represents the electrical power balance constraint, signifying that the total power supply in the park must equal the total power demand.
<disp-formula id="eqn-58"><label>(58)</label><mml:math id="mml-eqn-58" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>dem</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">sup</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>dem</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>HP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">sup</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>E</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>PV</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>SES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-152"><mml:math id="mml-ieqn-152"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>dem</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-153"><mml:math id="mml-ieqn-153"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">sup</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> present the power demand and supplied of internal park equipment.</p>
</sec>
<sec id="s3_2_3">
<label>3.2.3</label>
<title>Equipment Start-Stop Operation Constraints</title>
<p>Frequent start-stop cycles adversely affect equipment lifespan and incur additional operational costs. Therefore, the CHP unit and PEB system within the TSEB are subject to the constraint that each device, once started, must operate continuously for at least 6 h. These constraints are formulated using binary state variables and expressed uniformly as:
<disp-formula id="eqn-59"><label>(59)</label><mml:math id="mml-eqn-59" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-60"><label>(60)</label><mml:math id="mml-eqn-60" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-61"><label>(61)</label><mml:math id="mml-eqn-61" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-62"><label>(62)</label><mml:math id="mml-eqn-62" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2265;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-63"><label>(63)</label><mml:math id="mml-eqn-63" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where: <inline-formula id="ieqn-154"><mml:math id="mml-ieqn-154"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the start-up flag at time <inline-formula id="ieqn-155"><mml:math id="mml-ieqn-155"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>. <inline-formula id="ieqn-156"><mml:math id="mml-ieqn-156"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> indicates the device initiated a start-up at time <inline-formula id="ieqn-157"><mml:math id="mml-ieqn-157"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>. <inline-formula id="ieqn-158"><mml:math id="mml-ieqn-158"><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is the operation status flag at time <inline-formula id="ieqn-159"><mml:math id="mml-ieqn-159"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>. <inline-formula id="ieqn-160"><mml:math id="mml-ieqn-160"><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> indicates the device is in operation at time <inline-formula id="ieqn-161"><mml:math id="mml-ieqn-161"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>The above equations define <inline-formula id="ieqn-162"><mml:math id="mml-ieqn-162"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> as a transition detector:
<disp-formula id="eqn-64"><label>(64)</label><mml:math id="mml-eqn-64" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>otherwise</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>this 0 to 1 state change marks the onset of an operational cycle.</p>
<p>When <inline-formula id="ieqn-163"><mml:math id="mml-ieqn-163"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-62">Eq. (62)</xref> enforces a minimum runtime:
<disp-formula id="eqn-65"><label>(65)</label><mml:math id="mml-eqn-65" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>5</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>ensuring 6 consecutive hours of operation after startup.</p>
<p>Based on the aforementioned general constraints, the operational start-stop constraint variables <inline-formula id="ieqn-164"><mml:math id="mml-ieqn-164"><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-165"><mml:math id="mml-ieqn-165"><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-166"><mml:math id="mml-ieqn-166"><mml:msubsup><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-167"><mml:math id="mml-ieqn-167"><mml:msubsup><mml:mi>O</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> for the CHP unit and the PEB can be established. The equipment start-up cost in the park at time <inline-formula id="ieqn-168"><mml:math id="mml-ieqn-168"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> is derived from the start-up flag <inline-formula id="ieqn-169"><mml:math id="mml-ieqn-169"><mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, as shown in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-66">Eq. (66)</xref>.
<disp-formula id="eqn-66"><label>(66)</label><mml:math id="mml-eqn-66" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mtable columnalign="center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>start</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mo>&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:munder><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>start</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>PEB</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3_3">
<label>3.3</label>
<title>Computational Framework</title>
<p>Building on <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> equipment models, an electricity-carbon synergy optimization method is developed for low-carbon park operations. Dynamic models of PV, GSHP, TSEB, CHP, and EES are integrated with power balance constraints, equipment operation rules, and carbon trading mechanisms. A multi-energy complementary mixed-integer programming model with low-carbon orientation is established.</p>
<p>The solution process of the optimization model can be summarized into the following steps: input layer, optimization layer, solution layer, and output layer, as shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref>. The input layer integrates external data and the energy supply equipment models established in <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref>, providing the fundamental parameters for the optimization model.</p>
<fig id="fig-5">
<label>Figure 5</label>
<caption>
<title>Solving flow of the mixed-integer programming optimization model</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_70715-fig-5.tif"/>
</fig>
<p>The optimization layer establishes the coupling relationship between operating costs and carbon trading costs through the objective function. By setting weight coefficients <inline-formula id="ieqn-170"><mml:math id="mml-ieqn-170"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-171"><mml:math id="mml-ieqn-171"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, it flexibly adjusts the balance between economic and environmental objectives. Power balance constraints ensure the multi-energy supply-demand balance. Equipment start-stop constraints use binary variables to define operational logic, preventing lifespan reduction from frequent operations. The carbon trading module incorporates low-carbon operation by quantifying carbon responsibilities.</p>
<p>The solution layer employs the CPLEX solver to solve the mixed-integer programming problem, generating equipment scheduling schemes, energy storage system charge/discharge sequences, and carbon emission data. The output layer provides the equipment operation schedule, energy storage system status, energy purchasing strategy, and carbon emission data, providing data support for subsequent scenario comparative analysis.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>Case Study and Analysis</title>
<sec id="s4_1">
<label>4.1</label>
<title>Data Description and Case Design</title>
<p>A representative multi-energy park incorporating all <xref ref-type="sec" rid="s2">Sections 2</xref> and <xref ref-type="sec" rid="s3">3</xref> equipment and mechanisms is selected to validate model effectiveness, with electricity and heat load demands analyzed. Four critical dimensions of technical and economic parameters are included.
<list list-type="simple">
<list-item><label>(1)</label><p>Equipment operation parameters. The operating efficiencies and power parameters for various park equipment are listed in Appendix <xref ref-type="table" rid="table-9">Tables A1</xref>&#x2013;<xref ref-type="table" rid="table-13">A5</xref>.</p>
</list-item>
<list-item><label>(2)</label><p>Load parameters. The variations in the park&#x2019;s thermal and electrical loads are shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-12">Fig. A2</xref>.</p>
</list-item>
<list-item><label>(3)</label><p>Solar irradiance parameters. The predicted solar irradiance curve is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-13">Fig. A3</xref>.</p>
</list-item>
<list-item><label>(4)</label><p>Cost parameters. Time-of-use electricity prices, natural gas prices, and carbon trading prices in Appendix <xref ref-type="table" rid="table-14">Tables A6</xref> and <xref ref-type="table" rid="table-15">A7</xref>. Electricity prices follow spot market time-of-use characteristics. Natural gas prices remain stable short-term due to market supply-demand balance, modeled as a constant.</p>
</list-item>
</list></p>
</sec>
<sec id="s4_2">
<label>4.2</label>
<title>Operation Results and Analysis</title>
<p>To validate the efficacy of the proposed electricity-carbon synergy optimization model for multi-energy parks, three distinct operational scenarios have been designed and comparatively analyzed:</p>
<p>Scenario I: Excluding carbon trading and environmental considerations, this scenario minimizes only the park&#x2019;s operating costs. It serves as a baseline, revealing the limitations of purely economic-driven strategies for achieving low-carbon operations.</p>
<p>Scenario II: Building upon Scenario I, carbon trading mechanisms are integrated. A multi-objective optimization balances operating costs against carbon trading expenses.</p>
<p>Scenario III: Within Scenario II&#x2019;s framework, environmental objectives are prioritized by increasing the weight on carbon cost reduction. This explores optimization strategies under asymmetric emphasis on environmental benefits over economic considerations.</p>
<sec id="s4_2_1">
<label>4.2.1</label>
<title>Economic Analysis</title>
<p>The economic performance across three operational scenarios is systematically compared in <xref ref-type="table" rid="table-2">Table 2</xref>, highlighting the impact of carbon pricing mechanisms on cost structures.</p>
<table-wrap id="table-2">
<label>Table 2</label>
<caption>
<title>Economic and environmental performance across scenarios</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Parameter</th>
<th colspan="3">Value</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th>Scenario I</th>
<th>Scenario II</th>
<th>Scenario III</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Direct Carbon Emissions/t</td>
<td>0</td>
<td>10.36</td>
<td>12.23</td>
</tr>
<tr>
<td>Indirect Carbon Emissions/t</td>
<td>232.60</td>
<td>123.05</td>
<td>107.81</td>
</tr>
<tr>
<td>Total Carbon Emissions/t</td>
<td>232.60</td>
<td>133.41</td>
<td>120.50</td>
</tr>
<tr>
<td>Carbon Trading Cost/USD</td>
<td>168.16</td>
<td>190.37</td>
<td>142.58</td>
</tr>
<tr>
<td>Electricity Purchase Cost/USD</td>
<td>8915.02</td>
<td>6700.95</td>
<td>6573.39</td>
</tr>
<tr>
<td>Gas Purchase Cost/USD</td>
<td>0</td>
<td>4934.20</td>
<td>7909.37</td>
</tr>
<tr>
<td>Total Energy Purchase Cost/USD</td>
<td>8915.02</td>
<td>11,635.15</td>
<td>14,482.76</td>
</tr>
<tr>
<td>Total Cost/USD</td>
<td>11,260.24</td>
<td>13,608.28</td>
<td>14,948.61</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>In Scenario I, all emissions are indirect, originating from electricity consumption. The absence of carbon price signals impedes adoption of cleaner but potentially higher-cost options such as CHP.</p>
<p>Implementation of electricity-carbon synergy in Scenario II yielded simultaneous economic and environmental benefits, reducing carbon emissions by 42.64% while increasing total operational costs by 20.85% compared to Scenario I. This cost optimization primarily resulted from the internalization of carbon expenses through the tiered pricing mechanism, which effectively transformed emissions into controllable economic variables. The marginal carbon emission cost reaches 23.67 USD/ton, significantly exceeding the base carbon price of 4.4 USD/ton. This indicates that each ton of carbon emission reduced incurs an additional cost of 23.67 USD. The pursuit of environmental benefits thus necessitates a trade-off in economic performance, which aligns with theoretical expectations.</p>
<p>Scenario III demonstrated the economic viability of aggressive decarbonization strategies. Although natural gas consumption costs increased by 60.30% due to expanded CHP utilization, carbon trading expenses decreased by 25.10% relative to Scenario II. The marginal carbon emission cost in this scenario reaches 103.82 USD/ton, substantially higher than the 23.67 USD/ton observed in Scenario II. This indicates that increased preference for environmental benefits incurs progressively higher costs.</p>
<p>Due to the tiered carbon pricing mechanism, when parks proactively reduce emissions into lower price tiers, they not only reduce the volume of carbon traded but also avoid the high carbon prices in high-emission tiers. Conversely, to reduce emissions, the park purchases more expensive natural gas, driving up the energy purchase cost and ultimately increasing the total cost. This mechanism proved instrumental in maintaining cost controllability while achieving substantial emission reductions.</p>
</sec>
<sec id="s4_2_2">
<label>4.2.2</label>
<title>Supply and Demand Analysis</title>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref> shows the thermal power allocation in Scenario I, II and III.</p>
<fig id="fig-6">
<label>Figure 6</label>
<caption>
<title>Thermal supply-demand balance (<bold>a</bold>, <bold>b</bold>, <bold>c</bold> for Scenario I, II, III, respectively)</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_70715-fig-6.tif"/>
</fig>
<p>Scenario I established a GSHP-dominated thermal supply structure supplemented by TSEB systems. During peak electricity price periods (<inline-formula id="ieqn-172"><mml:math id="mml-ieqn-172"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; 9, 19&#x2013;21), GSHP output reduction was compensated by TSWT discharge, avoiding direct high-cost electric heating.</p>
<p>Scenario II fundamentally transformed the thermal supply paradigm with CHP becoming the dominant heat source. The TSEB system shifted to exclusive thermal storage mode during off-peak hours, while GSHP served as auxiliary supply during CHP inactivity.</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7</xref> illustrates the electrical power balance in Scenario I, II and III.</p>
<fig id="fig-7">
<label>Figure 7</label>
<caption>
<title>Electrical supply-demand balance (<bold>a</bold>, <bold>b</bold>, <bold>c</bold> for Scenario I, II, III, respectively)</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_70715-fig-7a.tif"/>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_70715-fig-7b.tif"/>
</fig>
<p>Scenario I achieved real-time power balance through multi-energy sourcing. Purchased electricity and PV generation met demand, supported by EES and SES discharging during peak hours. Economic responsiveness was evidenced by energy storage during low-price periods (<italic>t</italic> &#x003D; 0&#x2013;7, 11&#x2013;14, 17&#x2013;18) and utilization during high-price intervals (<italic>t</italic> &#x003D; 8&#x2013;10, 19&#x2013;23). PV output followed solar irradiance profiles.</p>
<p>Scenario II maintained similar storage strategies but reduced electricity purchases by 24.84% relative to Scenario I. This reduction was directly attributed to increased CHP utilization, which displaced grid electricity consumption.</p>
<p>Scenario III further decreased electricity purchases by 1.90% compared to Scenario II. Total electricity demand exhibited evident reduction as carbon pricing influenced consumption behavior.</p>
</sec>
<sec id="s4_2_3">
<label>4.2.3</label>
<title>Energy Storage Analysis</title>
<p>Scenario III is selected for energy storage analysis due to its distinctive operational characteristics under carbon constraints. The storage systems exhibit evident differences compared to the scenario I.</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-8">Fig. 8</xref> shows the operational status of the TSWT.</p>
<fig id="fig-8">
<label>Figure 8</label>
<caption>
<title>TSWT operation status (Scenario III)</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_70715-fig-8.tif"/>
</fig>
<p>The TSWT demonstrates a high-frequency, low-volume charging pattern during off-peak periods (<inline-formula id="ieqn-173"><mml:math id="mml-ieqn-173"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; 3&#x2013;7). This operational shift resulted in a 77% reduction in per-cycle storage volume compared to Scenario II, primarily constrained by the mandatory 6-h continuous operation requirement when the PEB activated. Discharge events occurred selectively during peak periods (<inline-formula id="ieqn-174"><mml:math id="mml-ieqn-174"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; 8, 9), with residual heat persisting at <inline-formula id="ieqn-175"><mml:math id="mml-ieqn-175"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; 23 due to operational constraints. The operation of TSWT reflects an adaptation to carbon pricing signals, minimizing direct electricity consumption for heating while maintaining thermal buffer capacity.</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-9">Fig. 9</xref> shows the operational status of the EES device. Charging/discharging frequency of local EES reduced by 27.8% compared to Scenario II. This conservation strategy directly responded to carbon cost considerations, as energy losses during conversion processes contribute to indirect carbon emissions. State of charge maximum levels decreased by 18%, indicating deliberate capacity underutilization to minimize carbon cost. Charging occurred primarily during PV peak periods (<inline-formula id="ieqn-176"><mml:math id="mml-ieqn-176"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; 11&#x2013;14) and low-price intervals (<inline-formula id="ieqn-177"><mml:math id="mml-ieqn-177"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; 0&#x2013;7, 17&#x2013;18), while discharging was limited to peak hours (<inline-formula id="ieqn-178"><mml:math id="mml-ieqn-178"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; 8&#x2013;10, 19&#x2013;22).</p>
<fig id="fig-9">
<label>Figure 9</label>
<caption>
<title>EES device operation status (Scenario III)</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_70715-fig-9.tif"/>
</fig>
<p>The calculated values for the round-trip efficiency [<xref ref-type="bibr" rid="ref-31">31</xref>] of the system across the Scenario I&#x007E;III are presented in <xref ref-type="table" rid="table-3">Table 3</xref>.</p>
<table-wrap id="table-3">
<label>Table 3</label>
<caption>
<title>Round-trip efficiency of the system</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Equipment</th>
<th colspan="3">Value</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th>Scenario I</th>
<th>Scenario II</th>
<th>Scenario III</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>TSWT</td>
<td>0.84</td>
<td>0.83</td>
<td>0.9</td>
</tr>
<tr>
<td>ES</td>
<td>0.67</td>
<td>0.72</td>
<td>0.55</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The TSWT demonstrates consistently high round-trip efficiency, with values ranging from 0.83 to 0.90. In contrast, the ES system exhibits a wider range of round-trip efficiency (0.55&#x2013;0.72), indicating its higher sensitivity to operational parameters such as cycling rate and depth of discharge. The notably lower round-trip efficiency observed in Scenario III (0.55) suggests that excessive prioritization of environmental benefits may adversely affect equipment operating efficiency. Conversely, the highest efficiency occurs in Scenario II (0.72), indicating an operational profile that aligns more closely with the system&#x2019;s optimal performance.</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-10">Fig. 10</xref> shows the status of the SES system.</p>
<fig id="fig-10">
<label>Figure 10</label>
<caption>
<title>SES system operation status (Scenario III)</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_70715-fig-10.tif"/>
</fig>
<p>The SES system provided critical supplementation to local EES, exhibiting a 32% increase in charging activity during peak photovoltaic generation periods (<inline-formula id="ieqn-179"><mml:math id="mml-ieqn-179"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> &#x003D; 10&#x2013;14) compared to Scenario II. In addition, SES operation generates zero indirect carbon emissions under the park&#x2019;s accounting model, as its energy losses are not taken into account. This hierarchical storage strategy&#x2014;prioritizing local EES with SES as backup&#x2014;optimally leveraged external resources without incurring additional carbon cost for the park.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4_3">
<label>4.3</label>
<title>Sensitivity Analysis</title>
<p>To comprehensively evaluate the robustness of the proposed electricity-carbon synergy optimization model against inherent uncertainties in multi-energy park operations, sensitivity analyses are systematically conducted across key parameters. This investigation assesses the model&#x2019;s adaptability to fluctuations in electrical and thermal loads, PV power output, peak-valley electricity price spreads, and carbon trading prices. By varying these parameters within defined ranges, the impacts on critical performance indicators are quantified to validate the model&#x2019;s reliability and practical applicability under dynamic real-world conditions.</p>
<sec id="s4_3_1">
<label>4.3.1</label>
<title>Sensitivity Analysis on Electrical and Thermal Loads</title>
<p>The impacts on key performance indicators, including economic costs, carbon emissions, and energy storage behavior, are systematically presented in <xref ref-type="table" rid="table-4">Tables 4</xref> and <xref ref-type="table" rid="table-5">5</xref>. This analysis aims to demonstrate the model&#x2019;s ability to maintain stable and predictable operation under significant load fluctuations.</p>
<table-wrap id="table-4">
<label>Table 4</label>
<caption>
<title>Fluctuation of electrical load and key performance indicators</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center"/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="center" rowspan="2">Indicator</th>
<th colspan="5">Fluctuation value/Fluctuation range</th>
</tr>
<tr>
<th>&#x2212;20%</th>
<th>&#x2212;10%</th>
<th>Baseline</th>
<th>&#x002B;10%</th>
<th>&#x002B;20%</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td rowspan="2">Daily operating cost/USD</td>
<td>12242.80</td>
<td>12268.00</td>
<td>13400.63</td>
<td>14047.18</td>
<td>14552.03</td>
</tr>
<tr>
  
<td>&#x2212;8.64%</td>
<td>&#x2212;8.45%</td>
<td>0.00%</td>
<td>4.82%</td>
<td>8.59%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Carbon trading cost/USD</td>
<td>175.70</td>
<td>177.70</td>
<td>192.79</td>
<td>198.19</td>
<td>213.05</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;8.86%</td>
<td>&#x2212;7.82%</td>
<td>0.00%</td>
<td>2.80%</td>
<td>10.51%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Overall cost/USD</td>
<td>12,418.50</td>
<td>12,445.70</td>
<td>13,593.42</td>
<td>14,245.36</td>
<td>14,765.08</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;8.64%</td>
<td>&#x2212;8.44%</td>
<td>0.00%</td>
<td>4.80%</td>
<td>8.62%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Carbon emissions/t</td>
<td>124.34</td>
<td>125.25</td>
<td>134.09</td>
<td>137.44</td>
<td>144.01</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;7.27%</td>
<td>&#x2212;6.59%</td>
<td>0.00%</td>
<td>2.49%</td>
<td>7.39%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Average operating depth of the EES/kW</td>
<td>635.30</td>
<td>618.41</td>
<td>674.64</td>
<td>617.50</td>
<td>582.46</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;5.83%</td>
<td>&#x2212;8.34%</td>
<td>0.00%</td>
<td>&#x2212;8.47%</td>
<td>&#x2212;13.66%</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap><table-wrap id="table-5">
<label>Table 5</label>
<caption>
<title>Fluctuation of thermal load and key performance indicators</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Indicator</th>
<th colspan="5">Fluctuation value/Fluctuation range</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th>&#x2212;20%</th>
<th>&#x2212;10%</th>
<th>Baseline</th>
<th>&#x002B;10%</th>
<th>&#x002B;20%</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td rowspan="2">Daily operating cost/USD</td>
<td>11305.65</td>
<td>12014.85</td>
<td>13400.63</td>
<td>14792.71</td>
<td>16266.92</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;15.63%</td>
<td>&#x2212;10.34%</td>
<td>0.00%</td>
<td>10.39%</td>
<td>21.39%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Carbon trading cost/USD</td>
<td>151.89</td>
<td>188.50</td>
<td>192.79</td>
<td>202.11</td>
<td>223.74</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;21.21%</td>
<td>&#x2212;2.22%</td>
<td>0.00%</td>
<td>4.83%</td>
<td>16.06%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Overall cost/USD</td>
<td>11,457.54</td>
<td>12,203.35</td>
<td>13,593.42</td>
<td>14,994.81</td>
<td>16,490.66</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;15.71%</td>
<td>&#x2212;10.23%</td>
<td>0.00%</td>
<td>10.31%</td>
<td>21.31%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Carbon emissions/t</td>
<td>108.40</td>
<td>129.62</td>
<td>134.09</td>
<td>140.33</td>
<td>151.89</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;19.16%</td>
<td>&#x2212;3.34%</td>
<td>0.00%</td>
<td>4.65%</td>
<td>13.27%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Average operating depth of the TSWT/kW</td>
<td>0</td>
<td>453.43</td>
<td>454.96</td>
<td>343.91</td>
<td>195.31</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;100.00%</td>
<td>&#x2212;0.34%</td>
<td>0.00%</td>
<td>&#x2212;24.41%</td>
<td>&#x2212;57.07%</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The total operational cost shows a positive correlation with variations in both electrical and thermal loads. A 20% increase in electrical load leads to an 8.62% rise in total cost, while a similar 20% increase in thermal load results in a more substantial 21.31% cost increase. This asymmetry reflects the different marginal costs associated with supplying electrical vs. thermal energy within the system. Notably, the carbon trading cost remains limited, contributing to less than 1.5% of the total cost across all scenarios, which underscores the effectiveness of the proposed carbon management mechanism in mitigating economic risks under uncertainty.</p>
<p>The system&#x2019;s carbon emissions also exhibit a strong correlation with load variations, increasing as loads rise. For electrical load changes, emissions grow by 7.39% across the &#x00B1;20% range, while thermal load variations produce a more pronounced 13.27% increase. The model&#x2019;s response is consistent and without erratic nonlinearities, indicating a stable and environmentally predictable operation under load uncertainty.</p>
<p>Despite considerable perturbations in input loads, the model consistently generates stable, feasible, and economically viable scheduling solutions. Both cost and emission responses are smooth and predictable, without extreme nonlinearities or instability. Furthermore, the inclusion of electrical and thermal storage enhances the system&#x2019;s resilience against uncertainty. These characteristics ensure the model&#x2019;s practical applicability in real-world scenarios where load forecasting errors are inevitable.</p>
</sec>
<sec id="s4_3_2">
<label>4.3.2</label>
<title>Sensitivity Analysis on PV Power Output</title>
<p>The impacts on economic costs, carbon emissions, and average operating depth of the EES are summarized in the <xref ref-type="table" rid="table-6">Table 6</xref>.</p>
<table-wrap id="table-6">
<label>Table 6</label>
<caption>
<title>Fluctuation of irradiance and key performance indicators</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Indicator</th>
<th colspan="4">Fluctuation value/Fluctuation range</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th>&#x2212;50%</th>
<th>&#x2212;30%</th>
<th>Baseline</th>
<th>&#x002B;30%</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td rowspan="2">Daily operating cost/USD</td>
<td>16271.99</td>
<td>14747.10</td>
<td>13400.63</td>
<td>12273.69</td>
</tr>
<tr>

<td>21.43%</td>
<td>10.05%</td>
<td>0.00%</td>
<td>&#x2212;8.41%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Carbon trading cost/USD</td>
<td>219.43</td>
<td>213.13</td>
<td>192.79</td>
<td>173.41</td>
</tr>
<tr>

<td>13.82%</td>
<td>10.55%</td>
<td>0.00%</td>
<td>&#x2212;10.05%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Overall cost/USD</td>
<td>16,491.41</td>
<td>14,960.24</td>
<td>13,593.42</td>
<td>12,447.10</td>
</tr>
<tr>

<td>21.32%</td>
<td>10.05%</td>
<td>0.00%</td>
<td>&#x2212;8.43%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Carbon emissions/t</td>
<td>148.50</td>
<td>144.50</td>
<td>134.09</td>
<td>122.56</td>
</tr>
<tr>

<td>10.74%</td>
<td>7.76%</td>
<td>0.00%</td>
<td>&#x2212;8.60%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Average operating depth of the EES/kW</td>
<td>354.17</td>
<td>609.10</td>
<td>674.64</td>
<td>746.02</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;47.50%</td>
<td>&#x2212;9.71%</td>
<td>0.00%</td>
<td>10.58%</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>As irradiance decreases, both economic and environmental performance deteriorate predictably. A 50% reduction in PV output results in a 21.32% increase in total cost and a 10.74% rise in carbon emissions. Conversely, a 30% increase in PV power improves economic efficiency by reducing total cost by 10.05% and carbon emissions by 8.60%. The EES demonstrates adaptive responsiveness, with its average action depth rising from 354.17 to 746.02 as PV power rises, indicating greater utilization for energy shifting during periods of higher renewable generation.</p>
<p>The model exhibits stable and monotonic responses to PV variations without erratic fluctuations, highlighting strong robustness against renewable generation uncertainties. These results confirm the model&#x2019;s practical applicability in real-world scenarios with intermittent renewable energy sources.</p>
</sec>
<sec id="s4_3_3">
<label>4.3.3</label>
<title>Sensitivity Analysis on Peak-Valley Electricity Price Spread</title>
<p>The peak-valley electricity price spread was adjusted by &#x2212;20%, 0%, and &#x002B;20% relative to the baseline scenario, with key results summarized in the <xref ref-type="table" rid="table-7">Table 7</xref>.</p>
<table-wrap id="table-7">
<label>Table 7</label>
<caption>
<title>Fluctuation of peak-valley electricity price spread and key performance indicators</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Indicator</th>
<th colspan="3">Fluctuation value/Fluctuation range</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th align="center">0.05032/0.1231/<break/> 0.14912<break/> (&#x2212;20%)</th>
<th align="center">0.0629/0.1231/<break/> 0.1864 (Baseline)</th>
<th align="center">0.07548/0.1231/<break/> 0.22368 (&#x002B;20%)</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td rowspan="2">Daily operating cost/USD</td>
<td>12,204.68</td>
<td>13,400.63</td>
<td>11,312.27</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;8.92%</td>
<td>0.00%</td>
<td>&#x2212;15.58%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Carbon trading cost/USD</td>
<td>178.42</td>
<td>192.79</td>
<td>182.88</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;7.45%</td>
<td>0.00%</td>
<td>&#x2212;5.14%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Overall cost/USD</td>
<td>12,383.10</td>
<td>13,593.42</td>
<td>11,495.14</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;8.90%</td>
<td>0.00%</td>
<td>&#x2212;15.44%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Carbon emissions/USD</td>
<td>124.52</td>
<td>134.09</td>
<td>126.81</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;7.14%</td>
<td>0.00%</td>
<td>&#x2212;5.43%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Average operating depth of the EES/kW</td>
<td>649.13</td>
<td>674.64</td>
<td>732.41</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;3.78%</td>
<td>0.00%</td>
<td>8.56%</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The results demonstrate that a larger peak-valley price spread enhances the system&#x2019;s economic viability. As the price spread widened by 20%, the total cost decreased by 15.5%, primarily driven by a reduction in operational cost. This trend confirms that the model effectively leverages arbitrage opportunities through optimal EES scheduling. Consequently, the EES&#x2019;s average action depth increased from 674.64 to 732.41, indicating more active and rational utilization of storage under larger price differentials. Carbon emissions also decreased from 134.09 to 126.81, suggesting improved operational efficiency. The carbon trading cost remains stable across all scenarios, never exceeding 192.79, which underscores the resilience of the emission management strategy to electricity market volatility.</p>
<p>The model exhibits consistent and adaptive performance under varying price spreads, demonstrating strong robustness and the capability to achieve economical and low-carbon operation through rational storage dispatch.</p>
</sec>
<sec id="s4_3_4">
<label>4.3.4</label>
<title>Sensitivity Analysis on Carbon Price Fluctuations</title>
<p>This analysis aims to contrast the performance of the proposed tiered carbon pricing mechanism against a fixed carbon price model (4.4 USD/ton) and simulate scenarios with carbon price fluctuations of &#x2212;50%, 0%, &#x002B;50%, &#x002B;100%, and &#x002B;200%, with key results summarized in the <xref ref-type="table" rid="table-8">Table 8</xref>.</p>
<table-wrap id="table-8">
<label>Table 8</label>
<caption>
<title>Fluctuation of carbon price spread and key performance indicators</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Indicator</th>
<th colspan="6">Fluctuation value/Fluctuation range</th>
</tr>
<tr>
<th></th>
<th>Fixed carbon price</th>
<th>&#x2212;50%</th>
<th>Baseline</th>
<th>&#x002B;50%</th>
<th>&#x002B;100%</th>
<th>&#x002B;200%</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td rowspan="2">Daily operating cost/USD</td>
<td>12983.85</td>
<td>12849.86</td>
<td>13400.63</td>
<td>14483.93</td>
<td>14545.84</td>
<td>14797.64</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;3.11%</td>
<td>&#x2212;4.11%</td>
<td>0.00%</td>
<td>8.08%</td>
<td>8.55%</td>
<td>10.42%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Carbon trading cost/USD</td>
<td>179.37</td>
<td>111.41</td>
<td>192.79</td>
<td>248.61</td>
<td>327.49</td>
<td>483.13</td>
</tr>
<tr>

<td>-6.96%</td>
<td>&#x2212;42.21%</td>
<td>0.00%</td>
<td>28.96%</td>
<td>69.87%</td>
<td>150.61%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Overall cost/USD</td>
<td>13,163.21</td>
<td>12,961.27</td>
<td>13,593.42</td>
<td>14,732.54</td>
<td>14,873.32</td>
<td>15,280.77</td>
</tr>
<tr>

<td>&#x2212;3.16%</td>
<td>&#x2212;4.65%</td>
<td>0.00%</td>
<td>8.38%</td>
<td>9.42%</td>
<td>12.41%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="2">Carbon emissions/t</td>
<td>141.08</td>
<td>144.48</td>
<td>134.09</td>
<td>123.04</td>
<td>121.82</td>
<td>120.75</td>
</tr>
<tr>

<td>5.21%</td>
<td>7.75%</td>
<td>0.00%</td>
<td>&#x2212;8.24%</td>
<td>&#x2212;9.16%</td>
<td>&#x2212;9.95%</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Firstly, the model demonstrates strong economic robustness. Although the total cost is positively correlated with the carbon price, the rate of increase is significantly mitigated. For instance, when the carbon price rises by &#x002B;200%, the total cost increases by approximately 12.4% (from 13,163.21 to 14,783.32 USD) relative to the benchmark scenario. This rate of increase is substantially lower than the magnitude of the carbon price shock itself, reflecting the model&#x2019;s ability to adapt its scheduling strategy through flexible energy management to cushion the impact of extreme carbon market volatility on overall operational economics.</p>
<p>Secondly, the tiered carbon pricing mechanism proves effective in curbing carbon emissions compared to a fixed-price model. Under the fixed carbon price, the system&#x2019;s carbon emissions reach 141.08 tons. In contrast, the proposed mechanism drives emissions down to 134.09 tons even at the benchmark price. Its environmental advantage becomes more pronounced as the carbon price rises: emissions monotonically decrease to 123.04 tons (&#x002B;50%), 121.82 tons (&#x002B;100%), and finally to 120.75 tons (&#x002B;200%). This consistent downward trend generates that the tiered mechanism creates a sustained and powerful economic incentive for low-carbon transition. Even when the carbon price is halved (&#x2212;50%), the emissions (144.48 tons) remain significantly lower than those under the fixed-price model, demonstrating the mechanism&#x2019;s structural advantage in emission reduction.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>Conclusion</title>
<p>An electricity-carbon synergy-driven optimization method framework that achieves a balance among security, economic efficiency, and low-carbon objectives in multi-energy parks is proposed. The established mixed-integer programming model enables precise characterization of multi-energy conversion relationship for PV systems, GSHPs, TSEBs, CHP units, and energy storage devices. By designing a tiered carbon trading mechanism based on &#x201C;energy type-carbon intensity-quota allocation&#x201D; principles, carbon emission costs are effectively internalized into operational decisions. Multi-scenario validation demonstrates emission reductions of 42.64% compared to economy-oriented operation models, with operational costs constrained to a 20.85% increase. The carbon-prioritized scenario further achieves 9.7% emission abatement, confirming the suppressive effect of tiered carbon pricing on high-emission activities. Sensitivity analyses further reveal the method&#x2019;s robustness against load fluctuations, renewable uncertainty, and carbon price volatility. The method provides both theoretical foundations and implementation pathways for multi-energy park low-carbon operation.</p>
<p>Future work will focus on five key enhancements: (1) Developing an integrated demand response mechanism that coordinates electricity-thermal-gas flexible loads; (2) Refining dynamic carbon quota allocation methods; (3) Establishing robust optimization frameworks to address uncertainties in renewable generation, load fluctuations, and carbon price volatility; (4) Extending the framework to prosumer parks with bidirectional grid exchange capability through integration of asymmetric pricing mechanisms; (5) Incorporating explicit security-oriented constraints (e.g., reserve margins, ramping reserves, and start-up trajectories) to ensure operational adequacy under contingencies. These advancements will strengthen the practical applicability of electricity-carbon synergy in large-scale industrial deployments.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>Not applicable.</p>
</ack>
<sec>
<title>Funding Statement</title>
<p>This work is supported by Technology Project of State Grid Tianjin Electric Power Company (2024-06) &#x201C;Research on hierarchical partition dynamic calculation and panoramic monitoring technology of electric power carbon emission and its application&#x201D;.</p>
</sec>
<sec>
<title>Author Contributions</title>
<p>Study conception and design: Jiangyang Yuan, Jiaowen Wu, Hao Yu; Software: Jiangyang Yuan, Yi Gao; Validation: Yuhao Fu, Yuntao Bu, Tianyu Chen; Writing: Jiangyang Yuan; Funding acquisition: Hao Yu. All authors reviewed the results and approved the final version of the manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="data-availability">
<title>Availability of Data and Materials</title>
<p>The authors confirm that the data supporting the findings of this paper are available within the article.</p>
</sec>
<sec>
<title>Ethics Approval</title>
<p>Not applicable, this paper did not involve any human or animal subjects.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement">
<title>Conflicts of Interest</title>
<p>The authors declare no conflicts of interest to report regarding the present paper.</p>
</sec>
<app-group id="appg-1">
<app id="app-1">
<title>Appendix A</title>
<p>To ensure equitable comparison and balanced optimization between the disparate scales of operational cost (<inline-formula id="ieqn-180"><mml:math id="mml-ieqn-180"><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>) and carbon trading cost (<inline-formula id="ieqn-181"><mml:math id="mml-ieqn-181"><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>) sub-objectives, we employ a linear scaling normalization method. This approach, also known as min-max scaling, transforms each sub-objective into a dimensionless unit interval [0, 1], mitigating biases arising from inherent magnitude differences. Such normalization is essential for coherent multi-objective optimization, as it standardizes sub-objectives without altering their relative trade-offs, thereby enhancing the robustness and interpretability of the combined objective function <inline-formula id="ieqn-182"><mml:math id="mml-ieqn-182"><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
<p>The linear scaling normalization is mathematically defined as follows for each sub-objective function:
<disp-formula id="eqn-A1"><label>(A1)</label><mml:math id="mml-eqn-A1" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace width="1em" /><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">{</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo fence="false" stretchy="false">}</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>where: <inline-formula id="ieqn-183"><mml:math id="mml-ieqn-183"><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> denotes the original value of the <inline-formula id="ieqn-184"><mml:math id="mml-ieqn-184"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>-th sub-objective function, <inline-formula id="ieqn-185"><mml:math id="mml-ieqn-185"><mml:msub><mml:mi>F</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-186"><mml:math id="mml-ieqn-186"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>F</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are the minimum and maximum feasible values of the <inline-formula id="ieqn-187"><mml:math id="mml-ieqn-187"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>-th sub-objective, respectively, determined empirically from extreme operational scenarios, <inline-formula id="ieqn-188"><mml:math id="mml-ieqn-188"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> signifies the normalized output, constrained to the range [0, 1], where values approaching 0 indicate costs near the minimum observed bound and values nearing 1 reflect proximity to the maximum bound.</p>
<p>Following the sensitivity analysis, a comprehensive stress test was conducted to further interrogate the robustness of the weight allocation in the combined objective function. Under the constraint <inline-formula id="ieqn-189"><mml:math id="mml-ieqn-189"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, the carbon trading preference factor <inline-formula id="ieqn-190"><mml:math id="mml-ieqn-190"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> was systematically varied from 0.1 to 1.0 to observe the corresponding responses of the normalized sub-objectives and the total cost. The results of this stress test, summarized in <xref ref-type="fig" rid="fig-11">Fig. A1</xref>, reveal critical insights into the trade-off between economic and environmental performance.</p>

<p>The stress test results corroborate and extend the initial sensitivity analysis conclusions, confirming a strong, non-linear trade-off between the two competing objectives:</p>
<p>Carbon Tax Cost (<inline-formula id="ieqn-191"><mml:math id="mml-ieqn-191"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>): Exhibits a characteristic diminishing returns profile, decreasing rapidly with initial increases in <inline-formula id="ieqn-192"><mml:math id="mml-ieqn-192"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> before plateauing at higher values (<inline-formula id="ieqn-193"><mml:math id="mml-ieqn-193"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0.7</mml:mn></mml:math></inline-formula>). This indicates that while prioritizing carbon reduction is effective, there exists a practical threshold beyond which additional emphasis yields minimal environmental cost benefits.</p>
<p>The carbon trading cost (<inline-formula id="ieqn-194"><mml:math id="mml-ieqn-194"><mml:msub><mml:mrow><mml:mover><mml:mi>F</mml:mi><mml:mo stretchy="false">&#x005E;</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>): Demonstrates a near-linear increase with rising <inline-formula id="ieqn-195"><mml:math id="mml-ieqn-195"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, reflecting the escalating economic penalty associated with a stronger carbon mitigation focus.</p>
<p>The Total Cost (<inline-formula id="ieqn-196"><mml:math id="mml-ieqn-196"><mml:mi>F</mml:mi></mml:math></inline-formula>) curve validates model robustness. Its behavior reveals a broad, flat optimum within <inline-formula id="ieqn-197"><mml:math id="mml-ieqn-197"><mml:mn>0.3</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>0.7</mml:mn></mml:math></inline-formula>, where total cost remains relatively stable near its minimum. This identifies a robustness region, indicating that overall system performance is not hypersensitive to exact weight values within this interval. The benchmark scenario (<inline-formula id="ieqn-198"><mml:math id="mml-ieqn-198"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> &#x003D; 0.5) is positioned at the center of this interval, confirming its optimal and balanced nature.</p>
<fig id="fig-11">
<label>Figure A1</label>
<caption>
<title>The results of this stress test</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_70715-fig-11.tif"/>
</fig>
</app>
<app id="app-2">
<title>Appendix B</title>
<table-wrap id="table-9">
<label>Table A1</label>
<caption>
<title>Operating parameters of PV systems</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="center">Parameter</th>
<th align="center">Symbol</th>
<th align="center">Value</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>PV system output (STC)</td>
<td><inline-formula id="ieqn-199"><mml:math id="mml-ieqn-199"><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>STC</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td>2000 kW</td>
</tr>
<tr>
<td>PV system irradiance (STC)</td>
<td><inline-formula id="ieqn-200"><mml:math id="mml-ieqn-200"><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>STC</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td>1000 kW/m<sup>2</sup></td>
</tr>
<tr>
<td>PV system output temperature (STC)</td>
<td><inline-formula id="ieqn-201"><mml:math id="mml-ieqn-201"><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>STC</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td>25&#x00B0;C</td>
</tr>
<tr>
<td>Temperature coefficient</td>
<td><inline-formula id="ieqn-202"><mml:math id="mml-ieqn-202"><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>PV</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.003</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap><table-wrap id="table-10">
<label>Table A2</label>
<caption>
<title>Operating parameters of GSHP</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Parameter</th>
<th>Symbol</th>
<th>Value</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Upper limits of the GSHP heating power</td>
<td><inline-formula id="ieqn-203"><mml:math id="mml-ieqn-203"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>HP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>4065 kW</td>
</tr>
<tr>
<td>Lower limits of the GSHP heating power</td>
<td><inline-formula id="ieqn-204"><mml:math id="mml-ieqn-204"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>HP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1219.5 kW</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap><table-wrap id="table-11">
<label>Table A3</label>
<caption>
<title>Operating parameters of TSEB systems</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
<col align="center"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="center">Parameter</th>
<th align="center">Symbol</th>
<th align="center">Value</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Upper limit of the TSEB&#x2019;s energy output</td>
<td><inline-formula id="ieqn-205"><mml:math id="mml-ieqn-205"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>EB</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>6150 kW</td>
</tr>
<tr>
<td>Energy conversion efficiency of PEB</td>
<td><inline-formula id="ieqn-206"><mml:math id="mml-ieqn-206"><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.99</td>
</tr>
<tr>
<td>Power of the associated circulating water pump</td>
<td><inline-formula id="ieqn-207"><mml:math id="mml-ieqn-207"><mml:msup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>B</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>WP</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>30 kW</td>
</tr>
<tr>
<td>Thermal energy loss rate of TSWT</td>
<td><inline-formula id="ieqn-208"><mml:math id="mml-ieqn-208"><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.5%</td>
</tr>
<tr>
<td>Upper limit of the stored thermal energy in TSWT</td>
<td><inline-formula id="ieqn-209"><mml:math id="mml-ieqn-209"><mml:msubsup><mml:mi>W</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>66000 kWh</td>
</tr>
<tr>
<td>Upper limit of TSWT&#x2019;s heating power</td>
<td><inline-formula id="ieqn-210"><mml:math id="mml-ieqn-210"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>8800 kW</td>
</tr>
<tr>
<td>Upper limit of TSWT&#x2019;s energy output</td>
<td><inline-formula id="ieqn-211"><mml:math id="mml-ieqn-211"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>WT</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>8800 kW</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap><table-wrap id="table-12">
<label>Table A4</label>
<caption>
<title>Operating parameters of CHP units</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Parameter</th>
<th>Symbol</th>
<th>Value</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Upper limit of the CHP unit&#x2019;s electrical power output</td>
<td><inline-formula id="ieqn-212"><mml:math id="mml-ieqn-212"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1360 kW</td>
</tr>
<tr>
<td>Lower limit of the CHP unit&#x2019;s electrical power output</td>
<td><inline-formula id="ieqn-213"><mml:math id="mml-ieqn-213"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>300 kW</td>
</tr>
<tr>
<td>Upper limits of the CHP unit&#x2019;s thermal power output.</td>
<td><inline-formula id="ieqn-214"><mml:math id="mml-ieqn-214"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>2461.6 kW</td>
</tr>
<tr>
<td>Lower limits of the CHP unit&#x2019;s thermal power output.</td>
<td><inline-formula id="ieqn-215"><mml:math id="mml-ieqn-215"><mml:msubsup><mml:mi>Q</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>CHP</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>0</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap><table-wrap id="table-13">
<label>Table A5</label>
<caption>
<title>Operating parameters of EES</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Parameter</th>
<th>Symbol</th>
<th>Value</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>The upper limit of the EESs charging power</td>
<td><inline-formula id="ieqn-216"><mml:math id="mml-ieqn-216"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1250 kW</td>
</tr>
<tr>
<td>The upper limit of the EESs discharging power</td>
<td><inline-formula id="ieqn-217"><mml:math id="mml-ieqn-217"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1250 kW</td>
</tr>
<tr>
<td>Charging efficiencies of the EES</td>
<td><inline-formula id="ieqn-218"><mml:math id="mml-ieqn-218"><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>in</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.95</td>
</tr>
<tr>
<td>Discharging efficiencies of the EES</td>
<td><inline-formula id="ieqn-219"><mml:math id="mml-ieqn-219"><mml:msup><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>out</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.95</td>
</tr>
<tr>
<td>Upper limit of the energy stored in the EES</td>
<td><inline-formula id="ieqn-220"><mml:math id="mml-ieqn-220"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">max</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>9500 kW</td>
</tr>
<tr>
<td>Lower limit of the energy stored in the EES</td>
<td><inline-formula id="ieqn-221"><mml:math id="mml-ieqn-221"><mml:msubsup><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mo movablelimits="true" form="prefix">min</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>1000 kW</td>
</tr>
<tr>
<td>Self-discharge rate of the EES</td>
<td><inline-formula id="ieqn-222"><mml:math id="mml-ieqn-222"><mml:msup><mml:mi>&#x03B5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ES</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.025</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="table-14">
<label>Table A6</label>
<caption>
<title>Time-of-use electricity price</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Time Period</th>
<th>Price</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>23:00&#x2013;6:00</td>
<td>0.0629 USD/kWh</td>
</tr>
<tr>
<td>7:00, 11:00&#x2013;17:00</td>
<td>0.1231 USD/kWh</td>
</tr>
<tr>
<td>8:00&#x2013;10:00, 18:00&#x2013;22:00</td>
<td>0.1864 USD/kWh</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap><table-wrap id="table-15">
<label>Table A7</label>
<caption>
<title>Other price parameters</title>
</caption>
<table>
<colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Parameter</th>
<th>Symbol</th>
<th>Value</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>Gas price</td>
<td><inline-formula id="ieqn-223"><mml:math id="mml-ieqn-223"><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>TL</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.2090 USD/kWh</td>
</tr>
<tr>
<td>Carbon emission factors for coal</td>
<td><inline-formula id="ieqn-224"><mml:math id="mml-ieqn-224"><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td>1.08 kg/kWh</td>
</tr>
<tr>
<td>Carbon emission factors for natural gas</td>
<td><inline-formula id="ieqn-225"><mml:math id="mml-ieqn-225"><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.324 kg/kWh</td>
</tr>
<tr>
<td>Carbon quota allocation factors for coal</td>
<td><inline-formula id="ieqn-226"><mml:math id="mml-ieqn-226"><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>coal</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>al</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.728 kg/kWh</td>
</tr>
<tr>
<td>Carbon quota allocation factors for natural gas</td>
<td><inline-formula id="ieqn-227"><mml:math id="mml-ieqn-227"><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>gas</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>al</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td>0.367 kg/kWh</td>
</tr>
<tr>
<td>Base carbon price</td>
<td><inline-formula id="ieqn-228"><mml:math id="mml-ieqn-228"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td>4.40 USD/ton</td>
</tr>
<tr>
<td>Carbon price growth rate</td>
<td><inline-formula id="ieqn-229"><mml:math id="mml-ieqn-229"><mml:mi>&#x03B6;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td>30%</td>
</tr>
<tr>
<td>Carbon trade interval length</td>
<td><inline-formula id="ieqn-230"><mml:math id="mml-ieqn-230"><mml:mi>l</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td>20 t</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</app>
<app id="app-3">
<title>Appendix C</title>
<fig id="fig-12">
<label>Figure A2</label>
<caption>
<title>Electrical and thermal load parameters of the park</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_70715-fig-12.tif"/>
</fig><fig id="fig-13">
<label>Figure A3</label>
<caption>
<title>Forecasted solar irradiance parameters</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="EE_70715-fig-13.tif"/>
</fig>
</app>
</app-group>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>[1]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><collab>IEA</collab></person-group>. <source>CO<sub>2</sub> emissions in 2023</source>. <publisher-loc>Paris, France</publisher-loc>: <publisher-name>IEA</publisher-name>; <year>2024</year>. p. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>24</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>[2]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><collab>Energy Institute</collab></person-group>. <source>Statistical review of world energy 2023</source>. <publisher-loc>London, UK</publisher-loc>: <publisher-name>Energy Institute</publisher-name>; <year>2023</year>. p. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>64</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>[3]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lv</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Song</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xu</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <etal>et al</etal></person-group>. <article-title>Modeling and optimal operation of community integrated energy systems: a case study from China</article-title>. <source>Appl Energ</source>. <year>2018</year>;<volume>230</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>1242</fpage>&#x2013;<lpage>54</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apenergy.2018.09.042</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>[4]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>Q</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ren</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fan</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <etal>et al.</etal></person-group> <article-title>Optimization scheduling of community integrated energy system considering integrated demand response</article-title>. <source>J Build Eng</source>. <year>2024</year>;<volume>98</volume>:<fpage>111230</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jobe.2024.111230</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>[5]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wu</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Research on operation optimization of energy storage power station and integrated energy microgrid alliance based on stackelberg game</article-title>. <source>Energy Eng</source>. <year>2024</year>;<volume>121</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>1209</fpage>&#x2013;<lpage>21</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.32604/ee.2024.046141</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>[6]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>D</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhu</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Goh</surname> <given-names>HH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wu</surname> <given-names>T</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Multi-objective optimization for smart integrated energy system considering demand responses and dynamic prices</article-title>. <source>IEEE T Smart Grid</source>. <year>2021</year>;<volume>3</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>1100</fpage>&#x2013;<lpage>12</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/tsg.2021.3128547</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>[7]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Tian</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhu</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Deng</surname> <given-names>T</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Day-ahead scheduling of SMR integrated energy system considering heat-electric-cold demand coupling response characteristics</article-title>. <source>Energy Rep</source>. <year>2022</year>;<volume>8</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>13302</fpage>&#x2013;<lpage>19</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.egyr.2022.10.005</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>[8]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liao</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ma</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jiang</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhou</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Many-objective optimization based mutual feed scheduling for energy system of integrated energy station</article-title>. <source>Appl Soft Comput</source>. <year>2024</year>;<volume>161</volume>(<issue>6</issue>):<fpage>111803</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.asoc.2024.111803</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>[9]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Javanshir</surname> <given-names>N</given-names></string-name>, <string-name><surname>Syri</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tervo</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rosin</surname> <given-names>A</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Operation of district heat network in electricity and balancing markets with the power-to-heat sector coupling</article-title>. <source>Energy</source>. <year>2023</year>;<volume>266</volume>:<fpage>126423</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.energy.2022.126423</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>[10]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wen</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fu</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Low carbon optimal operation of integrated energy system based on carbon capture technology, LCA carbon emissions and ladder-type carbon trading</article-title>. <source>Appl Energ</source>. <year>2022</year>;<volume>311</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>118664</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apenergy.2022.118664</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>[11]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Chen</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tang</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lu</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fang</surname> <given-names>X</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Low-carbon oriented planning of shared photovoltaics and energy storage systems in distribution networks via carbon emission flow tracing</article-title>. <source>Int J Elec Power</source>. <year>2024</year>;<volume>160</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>110126</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijepes.2024.110126</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>[12]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wu</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hua</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kun</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lei</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bo</surname> <given-names>W</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Optimal energy management for prosumers and power plants considering transmission congestion based on carbon emission flow</article-title>. <source>Appl Energ</source>. <year>2025</year>;<volume>377</volume>:<fpage>124488</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apenergy.2024.124488</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>[13]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gao</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fei</surname> <given-names>F</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jia</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wen</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname> <given-names>X</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shao</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <etal>et al</etal></person-group>. <article-title>Optimal dispatching of integrated agricultural energy system considering ladder-type carbon trading mechanism and demand response</article-title>. <source>Int J Elec Power</source>. <year>2024</year>;<volume>156</volume>:<fpage>109693</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijepes.2023.109693</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>[14]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ge</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhou</surname> <given-names>D</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Impacts of carbon emission trading schemes on the development of renewable energy in China: spatial spillover and mediation paths</article-title>. <source>Sustain Prod Consump</source>. <year>2022</year>;<volume>32</volume>(<issue>9</issue>):<fpage>306</fpage>&#x2013;<lpage>17</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.spc.2022.04.021</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-15"><label>[15]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname> <given-names>Q</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dong</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>H</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Optimal dispatch of integrated energy station considering carbon capture and hydrogen demand</article-title>. <source>Energy</source>. <year>2023</year>;<volume>269</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>126981</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.energy.2023.126981</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>[16]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>Z</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Low carbon economic dispatching model for a virtual power plant connected to carbon capture system considering green certificates-carbon trading mechanism</article-title>. <source>Sustain Energy Techn</source>. <year>2023</year>;<volume>60</volume>:<fpage>103575</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.seta.2023.103575</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>[17]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xian</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jiao</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>H</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Multi-timescale optimization of integrated energy system with diversified utilization of hydrogen energy under the coupling of green certificate and carbon trading</article-title>. <source>Renew Energ</source>. <year>2024</year>;<volume>228</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>120597</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.renene.2024.120597</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-18"><label>[18]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kesavan</surname> <given-names>PK</given-names></string-name>, <string-name><surname>Karthikeyan</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kumar</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mandal</surname> <given-names>S</given-names></string-name></person-group>. <article-title>A simple primary key algorithm based shade dispersion method for maximizing PV power generation under partial shading conditions</article-title>. <source>Chinese J Electr Eng</source>. <year>2024</year>;<volume>10</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>93</fpage>&#x2013;<lpage>102</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.23919/CJEE.2024.000067</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-19"><label>[19]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Jia</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wu</surname> <given-names>D</given-names></string-name>, <string-name><surname>Guo</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jiang</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fan</surname> <given-names>Z</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Multi-objective optimization study of regional integrated energy systems coupled with renewable energy, energy storage, and inter-station energy sharing</article-title>. <source>Renew Energ</source>. <year>2024</year>;<volume>225</volume>:<fpage>120328</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.renene.2024.120328</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-20"><label>[20]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Adebayo</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fry</surname> <given-names>N</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shor</surname> <given-names>R</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mohamad</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mwesigye</surname> <given-names>A</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Thermal analysis of a double U-loop vertical ground heat exchanger for a solar-assisted ground source heat pump</article-title>. <source>Therm Sci Eng Prog</source>. <year>2025</year>;<volume>64</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>103837</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.tsep.2025.103837</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-21"><label>[21]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Talib</surname> <given-names>A</given-names></string-name>, <string-name><surname>Park</surname> <given-names>S</given-names></string-name>, <string-name><surname>Im</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <string-name><surname>Joe</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Grey-box and ANN-based building models for multistep-ahead prediction of indoor temperature to implement model predictive control</article-title>. <source>Eng Appl Artif Intel</source>. <year>2023</year>;<volume>126</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>107115</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engappai.2023.107115</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-22"><label>[22]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liu</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Gao</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>Q</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ding</surname> <given-names>X</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Quantification of thermal stratification and its impact on energy efficiency in solar hot water storage tanks</article-title>. <source>Energy</source>. <year>2025</year>;<volume>326</volume>(<issue>1&#x2013;2</issue>):<fpage>136243</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.energy.2025.136243</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-23"><label>[23]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hu</surname> <given-names>B</given-names></string-name>, <string-name><surname>Xie</surname> <given-names>K</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shao</surname> <given-names>C</given-names></string-name>, <string-name><surname>Niu</surname> <given-names>T</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yan</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <etal>et al.</etal></person-group> <article-title>Short-term transmission maintenance scheduling considering network topology optimization</article-title>. <source>J Mod Power Syst Cle</source>. <year>2022</year>;<volume>10</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>883</fpage>&#x2013;<lpage>93</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.35833/MPCE.2020.000937</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-24"><label>[24]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wang</surname> <given-names>H</given-names></string-name>, <string-name><surname>Han</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sun</surname> <given-names>M</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sun</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hua</surname> <given-names>P</given-names></string-name>, <etal>et al</etal></person-group>. <article-title>Heat-power peak shaving and wind power accommodation of combined heat and power plant with thermal energy storage and electric heat pump</article-title>. <source>Energ Convers Manag</source>. <year>2023</year>;<volume>297</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>117732</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enconman.2023.117732</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-25"><label>[25]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yu</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname> <given-names>T</given-names></string-name>, <string-name><surname>Pan</surname> <given-names>J</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Optimizing hydrogen-integrated Micro-CHP systems with demand response for sustainable energy management</article-title>. <source>J Build Eng</source>. <year>2025</year>;<volume>99</volume>:<fpage>111625</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jobe.2024.111625</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-26"><label>[26]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Guo</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sun</surname> <given-names>Z</given-names></string-name>, <string-name><surname>Vilsen</surname> <given-names>SB</given-names></string-name>, <string-name><surname>Meng</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Stroe</surname> <given-names>DI</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Review of grey box lifetime modeling for lithium-ion battery: combining physics and data-driven methods</article-title>. <source>J Energy Storage</source>. <year>2022</year>;<volume>56</volume>:<fpage>105992</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.est.2022.105992</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-27"><label>[27]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qiu</surname> <given-names>J</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>C</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Distribution network planning towards a low-carbon transition: a spatial-temporal carbon response method</article-title>. <source>IEEE T Sustain Energ</source>. <year>2023</year>;<volume>15</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>429</fpage>&#x2013;<lpage>42</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1109/tste.2023.3294532</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-28"><label>[28]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Ge</surname> <given-names>W</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>X</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Editorial for the special issue on emerging technology and advanced application of energy storage in low-carbon power systems</article-title>. <source>Chinese J Electr Eng</source>. <year>2024</year>;<volume>10</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>141</fpage>&#x2013;<lpage>51</lpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.23919/CJEE.2024.000074</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-29"><label>[29]</label><mixed-citation publication-type="other"><person-group person-group-type="author"><collab>People&#x2019;s Daily</collab></person-group>. <article-title>Daily. China&#x2019;s photovoltaic power generation capacity has exceeded 1 billion kilowatts, and the proportion of thermal power generation capacity has dropped to about 40% [Internet]. Beijing, China: People&#x2019;s Daily</article-title>; <year>2025</year> <comment>[cited 2025 Aug 21]</comment>. Available from: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.gov.cn/lianbo/bumen/202506/content_7029140.htm">https://www.gov.cn/lianbo/bumen/202506/content_7029140.htm</ext-link>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-30"><label>[30]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liu</surname> <given-names>D</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cai</surname> <given-names>G</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lyu</surname> <given-names>L</given-names></string-name>, <string-name><surname>Koh</surname> <given-names>LH</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname> <given-names>T</given-names></string-name></person-group>. <article-title>An optimal dispatch model for virtual power plant that incorporates carbon trading and green certificate trading</article-title>. <source>Int J Elec Power</source>. <year>2023</year>;<volume>144</volume>(<issue>29</issue>):<fpage>108558</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijepes.2022.108558</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-31"><label>[31]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zhang</surname> <given-names>Y</given-names></string-name></person-group>. <article-title>Influence of capital cost input on optimized round-trip efficiency of pumped thermal electricity storage under finite time thermoeconomic optimization</article-title>. <source>J Energy Storage</source>. <year>2024</year>;<volume>103</volume>:<fpage>114285</fpage>. doi:<pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.est.2024.114285</pub-id>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back></article>












