[發明專利]基于動態碳交易模型的綜合能源站隨機規劃方法及系統

有效

• 申請號: 202011189052.X
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112308411B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 戴巍;王磊;陶征軒
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06Q10/04;G06F30/20;G06Q30/02;G06F111/04
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 苗娟

本發明的一種基于動態碳交易模型的綜合能源站隨機規劃方法及系統，包括分析碳交易收益價格序列的波動聚集特性，利用指數廣義自回歸條件異方差模型建立碳交易價格預測模型；建立考慮風/光/荷不確定性的綜合能源站隨機規劃模型，建立風/光/荷不確定性隨機分布模型，采用機會約束規劃處理隨機變量，并將隨機機會約束規劃模型轉化為等價的確定性模型；輸入供給側能源類型與年能源需求、設備參數、典型日運行最大功率需求等數據，采用混合整數非線性規劃求解器求解，輸出規劃結果進行分析。本發明可同時得出設備的容量配置方案和年運行時間，在滿足園區供能安全的同時，最大限度延長設備使用壽命。

技術領域

本發明涉及綜合能源站技術領域，具體涉及一種基于動態碳交易模型的綜合能源站隨機規劃方法及系統。

背景技術

風光等新能源發電機的輸出功率具有不確定性，不可避免地會突然出現大幅度的功率波動，另一方面，風光作為清潔的可再生能源，在能源市場中已得到廣泛應用。相對于傳統電網中的風電并網與消納，在具有更高靈活性的綜合能源站中，如何合理規劃使其更高效應對可再生能源的不確定性是其面臨的重要挑戰之一。另外，隨著用戶用能形式和途徑逐漸多樣化，在較長規劃時間尺度下，需求側負荷不確定性對系統規劃的影響成為不可忽視的因素之一。綜上，有必要進一步在綜合能源站的規劃中合理、有效考慮風/光/荷的不確定性，以期提升綜合能源站規劃的合理性和經濟性。

近年來，隨著中國碳交易市場的興起，國內減排工作不斷深入。然而在現有研究背景下，無論是綜合能源站規劃還是碳交易定價的研究，都未深入考慮兩者之間的影響，特別是碳交易價格的確定方法和波動性對綜合能源站規劃的影響。碳交易市場中成交價格處于實時變動中，采用固定的碳交易模型參與規劃建模易在較長時間尺度下因碳交易市場的波動導致規劃方案達不到最優，造成較大經濟、環境損失。因此，迫切需要一種可對碳交易價格波動性進行合理分析、預測的模型，并與綜合能源站規劃結合，提供更具科學性和工程實用性的規劃方案。

發明內容

本發明提出的一種基于動態碳交易模型的綜合能源站隨機規劃方法及系統，在碳交易預測模型的基礎上考慮風/光/荷不確定性的影響，從而提出一種使設備選型、容量選擇和設備年利用時間都更具科學性和工程實用性的綜合能源站規劃方法。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種基于動態碳交易模型的綜合能源站隨機規劃方法，包括以下步驟：

1)根據某時段內碳交易市場日收盤價格序列，采用收盤價格自然對數的一階差分作為碳交易收益序列，根據收益序列波動率非對稱性及杠桿效應，應用指數廣義自回歸條件異方差模型模擬碳交易收益的波動情況，并通過遞推公式建立未來某一時段的碳交易預測模型；

2)根據能源站所在地區的能源供需情況，輸入供給側能源形式，待選設備參數，其中包括：變壓器、風機、光伏、CHP機組、燃氣鍋爐、電制冷機、溴化鋰制冷機、電鍋爐、蓄電池和蓄熱池，輸入能源價格、電/冷/熱年能量需求、電冷熱日最大負荷數據；

3)依據步驟2)輸入數據，建立考慮風/光/荷不確定性的綜合能源站規劃模型，其中包括：以年綜合費用最低為目標函數，分別考慮電/冷/熱年能量需求約束、系統供能安全約束、變壓器容量約束、風機容量約束、光伏容量約束、CHP機組容量約束、燃氣鍋爐容量約束、電制冷機容量約束、溴化鋰制冷機容量約束、電鍋爐容量約束、蓄電池容量約束和蓄熱池容量約束。

4)依據步驟3)所建立規劃模型，分析風/光/荷不確定性，分別建立對應風/光/荷隨機分布模型，采用機會約束規劃處理模型約束條件和目標函數中存在的隨機變量，并引入置信度將上述隨機機會約束規劃模型轉化為等價的確定性模型；

5)依據步驟4)得到的考慮風/光/荷不確定性綜合能源站規劃模型，并基于步驟1)建立的碳交易預測模型和步驟2)輸入的供給側能源形式、待選設備類型及參數、電價信息、天然氣價格和需求側電/冷/熱負荷數據，采用混合整數非線性規劃求解器求解；