计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法，包括：按照节点类型将综合能源系统划分为区域层、区块层、本地层三个层级，其中，本地层位于底层，区块层位于中间层，区域层位于顶层；建立综合能源系统各个层级的优化配置模型目标函数；建立综合能源系统各个层级的优化配置模型约束，包括能源网络潮流约束、能源耦合约束和碳排放约束；根据各个层级的优化配置模型目标函数和优化配置模型约束，基于遗传算法对综合能源系统进行优化，得到系统各个层级的优化配置结果。本发明专利技术能够实现综合能源系统中集中式能源供给和分布式能源供给的协同规划，满足综合能源系统灵活设计要求。

【技术实现步骤摘要】
计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法
本专利技术涉及能源互联网规划
，具体地，涉及一种计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法。
技术介绍
现有能源系统规划通常从供需关系出发，分别进行各能源的专项规划。而实际过程中，各专项规划交互影响，可能带来负荷重复计算、占地冲突、能源结构不合理等问题。在能源互联网规划中，各能源系统的规划是一体的，如何在各能源交互影响和约束关系下实现能源供应和需求的优化匹配是综合能源系统规划设计的关键问题。该问题可描述为：在一个限定的地理区域和规划周期内，满足用户冷/热/电/气等多种用能需求下，确定各能源资源的优化配置，各能源转换和存储技术类型和容量的组合，以及各能源供应网络的布局，使得系统在技术、经济、能效、环境效益等方面的多个目标下达到最优。与单一能源系统规划相比，综合能源系统规划不仅为一个多目标优化问题，还面临着更多的复杂性和不确定性，包括：更多的优化对象，如在冷热电联供(CCHP)系统中，热电比例、蒸汽压力、冷热水温度、管网的直径和长度等都是待确定的变量；各能源耦合和转换带来复杂的约束关系；能源输入和输出中存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法，其特征在于，包括：/n按照节点类型将综合能源系统划分为区域层、区块层、本地层三个层级，其中，本地层位于底层，区块层位于中间层，区域层位于顶层；/n建立综合能源系统各个层级的优化配置模型目标函数；/n建立综合能源系统各个层级的优化配置模型约束，包括能源网络潮流约束、能源耦合约束和碳排放约束；/n根据各个层级的优化配置模型目标函数和优化配置模型约束，基于遗传算法对综合能源系统进行优化，得到系统各个层级的优化配置结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法，其特征在于，包括：
按照节点类型将综合能源系统划分为区域层、区块层、本地层三个层级，其中，本地层位于底层，区块层位于中间层，区域层位于顶层；
建立综合能源系统各个层级的优化配置模型目标函数；
建立综合能源系统各个层级的优化配置模型约束，包括能源网络潮流约束、能源耦合约束和碳排放约束；
根据各个层级的优化配置模型目标函数和优化配置模型约束，基于遗传算法对综合能源系统进行优化，得到系统各个层级的优化配置结果。


2.根据权利要求1所述的计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法，其特征在于，区域层能源网络潮流约束F通过下式表示：



其中，分别为区域层的天然气网络潮流约束、电力网络潮流约束和热力网络潮流约束；分别为区域节点在第t小时向系统供给的天然气流速、电功率和热功率；分别为第k个枢纽节点在第t小时向区域供给的天然气流速、电功率和热功率，k＝1,2...,n，n为枢纽节点总数量；分别为区域在第t小时向第i个区块节点所供给的天然气流速、电功率和热功率，i＝1,2...,p，p为区块节点总数量；
区域层能源耦合约束EH通过下式表示：



其中，分别为第k个枢纽节点在第t小时向区域供给的天然气流速、电功率和热功率，k＝1,2...,n，n为枢纽节点总数量；
区域层碳排放约束通过下式表示：



其中，分别为区域节点处天然气、电力和热力的二氧化碳排放系数，为常数；分别为区域节点在第t小时向系统供给的天然气流速、电功率和热功率；CEa为区域年允许二氧化碳排放量。


3.根据权利要求1所述的计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法，其特征在于，区块层能源网络潮流约束F通过下式表示：



其中，分别为区块层的天然气网络潮流约束、电力网络潮流约束和热力网络潮流约束；分别为区块节点在第t小时向区块供给的天然气流速、电功率和热功率；分别为区块在第t小时向第j个本地节点所供给的天然气流速、电功率和热功率，j＝1,2...,q，q表示本地节点总数量；
区块层碳排放约束通过下式表示：



其中，为区块节点处天然气、电力和热力的二氧化碳排放系数；分别为区块节点在第t小时向区块供给的天然气流速、电功率和热功率；CEb为区块年允许二氧化碳排放量。


4.根据权利要求3所述的计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法，其特征在于，区块节点处的二氧化碳排放系数通过下式表示：









其中，分别为区块节点处天然气、电力和热力的二氧化碳排放系数；分别为区域节点处天然气、电力和热力的二氧化碳排放系数；分别为第k个枢纽节点所生产天然气、电力和热力的二氧化碳排放系数；分别为区域节点在第t小时向系统供给的天然气流速、电功率和热功率；分别为第k个枢纽节点在第t小时向区域供给的天然气流速、电功率和热功率，k＝1,2...,n，n为枢纽节点总数量。


5.根据权利要求1所述的计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法，其特征在于，本地层能源耦合约束EH通过下式表示：



其中，分别为本地节点在第t小时从区块获取的天...

【专利技术属性】
技术研发人员：程林，田立亭，齐宁，吴奎华，李雪亮，王延朔，刘蕊，
申请(专利权)人：清华大学，国网山东省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11