[發明專利]考慮碳交易機制和柔性負荷的綜合能源系統優化調度方法

有效

• 申請號: 201811322703.0
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109524957B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 鄭偉民;李志強;張利軍;孫可;徐晨博;孫軼愷;王蕾;鄒波;尹建兵;鄭朝明;林紫菡;文福拴;閆園
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司經濟技術研究院;浙江大學;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發明公開了一種考慮碳交易機制和柔性負荷的綜合能源系統優化調度方法。本發明的技術方案包括步驟：以能源中心模型為基礎，對綜合能源系統的耦合環節進行建模，輸入能源為電能和天然氣，輸出電能、熱能和天然氣以供應負荷需求；將碳交易機制引入綜合能源系統調度模型中，綜合考慮整個能源供應環節的碳排放，并設立了過排放罰金機制；將柔性負荷應用于綜合能源系統的低碳經濟運行中；在上述基礎上，引入電力系統網絡約束、天然氣系統網絡約束和能源中心內部約束，建立了以碳交易成本、柔性負荷調度成本和系統能耗成本為目標的綜合能源系統低碳經濟調度模型。本發明能夠促進可再生能源消納，降低系統能耗和碳排放，顯著提升系統的綜合效益。

技術領域

本發明涉及電力系統領域，特別是一種考慮碳交易機制和柔性負荷的綜合能源系統優化調度方法。

背景技術

隨著我國經濟社會的不斷發展，能源形勢和環境污染的日益嚴峻，多能互補的綜合能源系統作為解決能源危機與環境問題的必然選擇，已成為社會各界的關注焦點。綜合能源系統打破了各能源分開規劃、獨立運行的既有模式，能夠實現多種能源的協同優化互濟，是提高清潔能源利用效率，實現節能減排和保障能源供應安全的有力支撐技術。

目前，碳交易機制被認為是最有效的節能減排措施之一。至今，已有許多研究將碳交易機制引入傳統電力系統，有的進一步研究了電-氣互聯綜合系統的低碳經濟模型。然而，目前研究都只計及了電力系統中常規發電機組碳排放的影響，沒有考慮其他能源供應環節產生的碳排放。對于綜合能源系統，其碳排放成本不應只考慮電力系統，而應該綜合考慮整個能源供應系統。

此外，柔性負荷能夠通過參與系統優化調度，能夠削峰填谷，平衡風電波動，減少棄風量和CO₂排放量，有利于豐富綜合能源系統調度運行手段。因此，在進行綜合能源系統的協同優化時就有必要考慮柔性負荷的影響。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種考慮碳交易機制和柔性負荷的綜合能源系統優化調度方法，其有利于降低能耗和減少碳排放，以顯著提高系統整體效益。

本發明采用以下的技術方案：考慮碳交易機制和柔性負荷的綜合能源系統優化調度方法，其包括步驟：

1)以能源中心模型為基礎，對綜合能源系統的耦合環節進行建模，輸入能源為電能和天然氣，輸出電能、熱能和天然氣以供應負荷需求；能源中心模型是一種將能源供應側和需求側連接在一起，描述多能源系統中能源供應、負荷需求、網絡之間交換、模塊間耦合關系的輸入-輸出端口模型；

2)將碳交易機制引入綜合能源系統調度模式中，計及整個能源供應環節的碳交易成本，并對于碳排放系數較高的火電機組設置罰金，以進一步約束系統的CO₂排放量；

3)考慮柔性負荷對綜合能源系統優化調度的影響，將柔性負荷分為可削減負荷、可轉移負荷和可平移負荷三類；

4)建立碳交易機制下計及柔性負荷的綜合能源系統低碳經濟調度模型；

5)對綜合能源系統低碳經濟調度模型進行線性化處理并求解得到調度結果。

本發明在含風電的綜合能源系統中同時引入碳交易機制和柔性負荷，有利于降低能耗和減少碳排放，顯著提高系統整體效益。首先，碳交易機制的引入能夠改變以經濟調度為主的傳統調度模式，實現低碳與經濟的協調化和多目標問題單目標化。此外，在碳交易模式下引入柔性負荷，能夠通過調整負荷曲線來提升系統風電消納和降低綜合運行成本。

作為上述技術方案的補充，整個綜合能源系統分為源側、網側、能源中心和負荷側，整個綜合能源系統中需考慮的碳排放源為能源中心與火電機組，能源中心主要考慮燃氣鍋爐和CHP的碳排放成本；