一种基于机组碳排放特性的电网低碳调度方法技术

一种基于机组碳排放特性的电网低碳调度方法，考虑机组在不同运行状态下的碳排放特性，建立以低碳为优化目标的目标函数，将机组启停约束、爬坡约束、功率限值约束、旋转备用约束以及节点功率平衡约束引入目标函数，形成电力系统的低碳优化调度模型，采用分支定界算法求解低碳调度模型，获得系统中各类机组的启停和出力计划。本发明专利技术突破了传统以安全或经济调度为主要调度模式的桎梏，构建了大电网的低碳调度模型，在获得系统各机组启停和出力计划的同时，实现了电网的低碳运行，对于实现系统低碳发展、完成“碳达峰”、“碳中和”目标具有重要意义和价值。意义和价值。意义和价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机组碳排放特性的电网低碳调度方法


[0001]本专利技术涉及电力系统调度领域，尤其涉及一种基于机组碳排放特性的电网低碳调度方法。

技术介绍

[0002]随着“碳达峰”、“碳中和”目标的提出，我国各行各业面临着巨大的减碳压力。电力系统是碳排放的主要来源之一，肩负着节能减排的重要历史使命。传统的电力系统调度模式主要以安全和经济调度为主，无法适用于新形势下的以低碳为目标的优化调度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于机组碳排放特性的电网低碳调度方法，可以实现电力系统的最优低碳调度决策，有效降低电网的碳排放量，具有良好的实用价值。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术提供一种基于机组碳排放特性的电网低碳调度方法，包含以下步骤：考虑机组在不同运行状态下的碳排放特性，建立以低碳为优化目标的目标函数，将机组启停约束、爬坡约束、功率限值约束、旋转备用约束以及节点功率平衡约束引入目标函数，形成电力系统的低碳优化调度模型，采用分支定界算法求解低碳调度模型，获得系统中各类机组的启停和出力计划。
[0005]所述目标函数为：
[0006][0007]式中，f
carbon
为目标函数，为机组出力对应的碳排放，为机组n在t时段启动的碳排放，为机组n在t时段停机的碳排放量；N为火电机组台数，T为调度时段数。
[0008]所述机组出力约束为：
[0009][0010][0011][0012]式中，L为火电机组有功出力的线性分段总数；P/>n,t,l
为火电机组n在第t时段l分段的出力变量，为第l分段的出力上限，P
n,t
、P
n
和为机组n的总有功出力及其下限和上限；u
n,t
为0
‑
1变量，代表机组n在第t时段的启停状态，分别用值1和0表示运行和停机状态。
[0013]所述机组碳排约束为：
[0014][0015][0016][0017]式中，其中a
2,n
、a
1,n
、a
0,n
分别是机组n碳排放特性的二次项、一次项和常数项；ρ
n,l
为机组n在第l分段碳排特性曲线的斜率，取值为ρ
n,l
＝a
2,n
(P
n,l
+P
n,l
‑1)+a
1,n
；为机组n单次启动和停机的二氧化碳排放量。
[0018]所述最小启停时间约束为：
[0019][0020][0021]式中，为机组n允许的最小连续运行和停机时间，其值由锅炉和汽轮机本身的技术条件决定。
[0022]所述机组爬坡约束为：
[0023][0024]式中，代表机组n的有功出力下降和上升速率限制。
[0025]所述节点功率平衡约束为：
[0026][0027]式中，P
n∈i,t
表示连接于节点i的机组n在t时段的有功出力；P
d∈i,t
表示连接于节点i的负荷d在t时段的有功需求；P
ij,t
表示t时段流经支路ij的有功功率。
[0028]所述支路功率限值约束为：
[0029][0030]式中，P
ij
、分别为支路ij的有功传输下限和上限。
[0031]所述旋转备用约束为：
[0032][0033]式中，S
t
为系统在t时段的最小备用容量。
[0034]采用分支定界算法或成熟求解器计算式(1)～(13)，得到机组启停计划u
n,t
、各时段有功出力P
n,t
以及系统碳排放总量f
carbon
。
[0035]本专利技术突破了传统以安全或经济调度为主要调度模式的桎梏，构建了大电网的低碳调度模型，在获得系统各机组启停和出力计划的同时，实现了电网的低碳运行，对于实现系统低碳发展、完成“碳达峰”、“碳中和”目标具有重要意义和价值。
附图说明
[0036]图1是本专利技术提供的一种基于机组碳排放特性的电网低碳调度方法的流程图。
具体实施方式
[0037]以下根据图1具体说明本专利技术的较佳实施例。
[0038]本专利技术提出一种基于机组碳排放特性的电网低碳调度方法，主要思路是根据各类机组在不同状态下的碳排放特性，以系统最小碳排放为目标，综合考虑机组启停约束、爬坡约束、功率限值约束、旋转备用约束以及节点功率平衡约束，构建面向电网低碳调度的机组组合模型，基于该模型采用分支定界算法进行求解，成功获得最小碳排放运行模式下的机组启停和出力计划。
[0039]如图1所示，本专利技术提供一种基于机组碳排放特性的电网低碳调度方法，包含以下步骤：
[0040]步骤S1：获取系统的拓扑结构和各类机组(包括燃煤机组、燃气机组、新能源机组、水电机组等)在不同运行状态下的碳排放特性(包括机组启、停以及不同负载率下的碳排放)，并根据现有负荷预测方法得到各节点负荷预测结果，用以制定次日的低碳调度计划。
[0041]步骤S2：考虑机组在不同运行状态下的碳排放特性，建立以低碳为优化目标的目标函数：
[0042][0043]式中，f
carbon
为目标函数，为机组出力对应的碳排放，为机组n在t时段启动的碳排放，为机组n在t时段停机的碳排放量；N为火电机组台数，T为调度时段数。
[0044]步骤S3：引入机组出力约束、碳排约束、启停约束、爬坡约束、功率限值约束、旋转备用约束以及节点功率平衡约束，形成电力系统的低碳优化调度模型：
[0045](1)机组出力约束
[0046][0047][0048][0049]式中，L为火电机组有功出力的线性分段总数；P
n,t,l
为火电机组n在第t时段l分段的出力变量，为第l分段的出力上限，P
n,t
、P
n
和为机组n的总有功出力及其下限和上限；u
n,t
为0
‑
1变量，代表机组n在第t时段的启停状态，分别用值1和0表示运行和停机状态。
[0050](2)机组碳排约束
[0051][0052][0053][0054]式中，其中a
2,n
、a
1,n
、a
0,n
分别是机组n碳排放特性的二次项、一次项和常数项；ρ
n,l
为机组n在第l分段碳排特性曲线的斜率，取值为ρ
n,l
＝a
2,n
(P
n,l
+P
n,l
‑1)+a
1,n
；为机组n单次启动和停机的二氧化碳排放量。
[0055](3)最小启停时间约束
[0056][0057][0058]式中，为机组n允许的最小连续运行和停机时间，其值由锅炉和汽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机组碳排放特性的电网低碳调度方法，其特征在于，包含以下步骤：考虑机组在不同运行状态下的碳排放特性，建立以低碳为优化目标的目标函数，将机组启停约束、爬坡约束、功率限值约束、旋转备用约束以及节点功率平衡约束引入目标函数，形成电力系统的低碳优化调度模型，采用分支定界算法求解低碳调度模型，获得系统中各类机组的启停和出力计划。2.如权利要求1所述的基于机组碳排放特性的电网低碳调度方法，其特征在于，所述目标函数为：式中，f
carbon
为目标函数，为机组出力对应的碳排放，为机组n在t时段启动的碳排放，为机组n在t时段停机的碳排放量；N为火电机组台数，T为调度时段数。3.如权利要求2所述的基于机组碳排放特性的电网低碳调度方法，其特征在于，所述机组出力约束为：组出力约束为：组出力约束为：式中，L为火电机组有功出力的线性分段总数；P
n,t,l
为火电机组n在第t时段l分段的出力变量，为第l分段的出力上限，P
n,t
、P
n
和为机组n的总有功出力及其下限和上限；u
n,t
为0
‑
1变量，代表机组n在第t时段的启停状态，分别用值1和0表示运行和停机状态。4.如权利要求3所述的基于机组碳排放特性的电网低碳调度方法，其特征在于，所述机组碳排约束为：组碳排约束为：组碳排约束为：式中，其中a
2,n
、a
1,n
、a
0,n
分别是机组n碳排放特性的二次项、一次项和常数项；ρ
n,l
为机组n在第l分段碳排特性曲线的斜率，取值为ρ
n,l
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕正，张麟，朱齐，王沁，廖静，沈健，胡年平，陈志樑，史勇杰，张浩淼，袁嘉博，姜腾，陆云，盛佳蓉，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：