计及风电和碳交易机制的综合能源系统模拟方法技术方案

本发明专利技术公开了一种计及风电和碳交易机制的综合能源系统模拟方法，所述方法包括：S1，获取系统内负荷数据、能源供应商机组参数、碳交易初始配额及碳价，其中负荷数据包括电热申报功率及申报价格；S2，通过碳交易初始配额及碳交易成本，确定碳交易模型；S3，通过拉丁超立方采样对风电预测功率进行采样，通过k‑means聚类法提取典型场景集，建立风电申报模型，并由市场出清目标函数及其约束条件组成双层规划问题；S4，采用cplex求解器与粒子群算法对双层规划问题进行迭代求解；S5，获取风电申报方式、碳交易结果及市场出清结果。根据本发明专利技术的方法充分考虑了碳交易机制和风电出力的不确定性对市场的影响，能够更准确的刻画市场的交易情况。

【技术实现步骤摘要】
计及风电和碳交易机制的综合能源系统模拟方法
本专利技术涉及电力系统运行与分析
，尤其是涉及一种计及风电和碳交易机制的综合能源系统模拟方法。
技术介绍
近年来，为缓解能源危机和促进可持续发展，我国风电等新能源行业迅猛发展。全国弃风电量和弃风率持续降低，然而弃风问题依旧存在。在2019年，我国平均弃风率为4％，而新疆地区和甘肃地区弃风率分别为14％和7.6％，远高于全国平均水平。导致弃风的原因有：市场机制不健全，无法体现风电低碳特性；风电所依赖的一次能源风能不能大规模存储，只能及时消耗，出力具有不确定性；冬季热电厂的投入，以热定电导致系统调峰能力不足等。风电规模的持续扩大，加剧了其消纳的难度，对电力市场的机制设计带来了诸多挑战。碳交易是能源供应商根据需要对二氧化碳排放配权进行交易，能够促进碳减排的市场化手段，在国外已经得到了广泛的应用。2013年，我国在北京、上海等七个省市率先启动碳交易试点，2017年12月，国家发改委印发了《全国碳排放权交易市场建设方案(发电行业)》，电力行业逐步开始参与碳交易市场。市场机制设计方面，现有文献分析了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及风电和碳交易机制的综合能源系统模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，获取系统内负荷数据、能源供应商机组参数、碳交易初始配额及碳价，其中负荷数据包括电热申报功率及申报价格；/nS2，通过碳交易初始配额及碳交易成本，确定碳交易模型；/nS3，通过拉丁超立方采样对风电预测功率进行采样，通过k-means聚类法提取典型场景集，建立风电申报模型，并由市场出清目标函数及其约束条件组成双层规划问题；/nS4，采用cplex求解器与粒子群算法对双层规划问题进行迭代求解；/nS5，获取风电申报方式、碳交易结果及市场出清结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种计及风电和碳交易机制的综合能源系统模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获取系统内负荷数据、能源供应商机组参数、碳交易初始配额及碳价，其中负荷数据包括电热申报功率及申报价格；
S2，通过碳交易初始配额及碳交易成本，确定碳交易模型；
S3，通过拉丁超立方采样对风电预测功率进行采样，通过k-means聚类法提取典型场景集，建立风电申报模型，并由市场出清目标函数及其约束条件组成双层规划问题；
S4，采用cplex求解器与粒子群算法对双层规划问题进行迭代求解；
S5，获取风电申报方式、碳交易结果及市场出清结果。


2.根据权利要求1的计及风电和碳交易机制的综合能源系统模拟方法，其特征在于，步骤S2包括：
S201，通过基准线法的免费分配方式对碳排放的初始配额进行分配，其中对于含风电场的综合能源系统，各参与者在t时刻分配到的碳排放权配额为：



式中：为供应商i在t时刻碳排放分配额度，Ps,t为系统在t时刻总负荷预测值，ηi为供应商i的分配比例系数，ηs为区域单位功率排放配额；
S202，碳交易成本的核定，其中碳交易的成本满足如下条件：






式中，为供应商i的碳交易成本，数值为负时表示可通过出售碳排放权获得利润，利润为Bco2为碳市场的交易价格，为超额排放的惩罚价格，为t时刻的碳排放量，为t时刻购买的碳排放权的额度，取其中，μ为碳排放权购买的裕度，为超排量。


3.根据权利要求1的计及风电和碳交易机制的综合能源系统模拟方法，其特征在于，步骤S3包括：
S301，核准风电出力不确定性模型，其中受风电的实际出力可表示为风电预测出力和风电预测误差的叠加：



式中：Pw,t表示风电机组出力的实际值，表示风电机组出力的预测值，ξw,t表示段风电出力的预测误差；
S302，确立风电申报目标函数，其中风电站收益的期望值最大为目标函数，具体可表示为：



式中：96表示风电站运营商向ISO申报次日96个时间段，Y表示风电场的利润，pw,t表示风电场的成交功率，Cpower,t表示出清电价，πs表示场景s发生的概率，表示场景s下风电场在时段t的欠发功率，Cpuni为欠发惩罚价格；
S303，确立风电申报模型约束条件，其中风电场的申报要符合的约束条件为：



0≤Cwp≤Cmax
式中：风电场表示t时段申报的功率，Pmax表示申报功率的上限值，CWP表示申报价格，Cmax表示申报价格的上限值；
S304，核定市场出清等式约束条件；
S305，核定出清模型不等式约束条件，其中不等式约束条件包括：能源供应、外送功率、需求响应市场和用户侧效益，能源供应的运行约束包括：热电联产机组、供热锅炉、风电机组和电力供应商；
S306，确定出清模型目标函数，其中日前市场出清模型的目标函数为：



式中：Cpi表示第i个电力用户的报价，Cqj表示第j个热力用户的报价，Clink,t表示t时刻外部电网负荷的报价，Ce1表示电力供应商1的申报价格。


4.根据权利要求3的计及风电和碳交易机制的综合能源系统模拟方法，其特征在于，步骤S304包括：
S3041，可平移负荷总量确认，其中可平移负荷平移前后的总量应保持不变，即：



式中：pup,t为迁移到t时刻的可以平移负荷，pdown,t为原先在t时刻的可平移负荷；
S3042，确定每个时段电能流与热能流的供需关系，其中每个时段电能流与热能流均需保持供需平衡，可表示为：






式中：pe1,t为t时段电力供应商1的中标功率，plink,t为t时段的外送功率，pi,t为t时段第i个电力负荷...

【专利技术属性】
技术研发人员：付学谦，郭晨，韩照洋，苟笳豪，张珈淇，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11