【技术实现步骤摘要】
低碳背景下考虑绿色证书交易的多园区综合能源系统优化运行方法
[0001]本专利技术低碳背景下考虑绿色证书交易的多园区综合能源系统优化运行方法属于综合能源系统低碳运行优化的
技术介绍
[0002]综合能源系统具有多能源互补协同运行的特点，不同能源生产输送、分配转 化、储存消费可以在多个时间尺度下有机协调，有利于提高能源效率，促进可再 生能源的消纳。由此可见，突破传统能源结构，发展冷、热、电、气等多能耦合 的综合能源系统，实现能源的高效清洁利用，已成为世界能源领域的重要选择。
[0003]综合能源系统中能源的动态性能不同，调度指令的响应过程因各子系统的控制特性和网络特性有显著差异。许多学者对建模方法、调度策略、需求响应和市场机制进行了研究，对于特定区域的综合能源系统，其负荷特性往往较为单一，设备的调度指令在实际执行时存在一定的技术限制，并可能导致某一设备长期投入带来的额外运维费用，影响系统运行的安全性和经济性。因此，建立不同园区互联运行的综合能源系统，兼顾多重不确定因素，充分挖掘其负荷互补特性并使系统清洁高效运...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.低碳背景下考虑绿色证书交易的多园区综合能源系统优化运行方法，其特征在于包括以下步骤：步骤S1)构建多园区互联的综合能源系统模型；步骤S2)构建碳排放权
‑
绿色证书联合交易市场框架；步骤S3)构建基于拜占庭容错机制的GCT组合双向拍卖模型。2.根据权利要求1所述的低碳背景下考虑绿色证书交易的多园区综合能源系统优化运行方法，其特征在于：所述的步骤S1)构建多园区互联的综合能源系统模型包括综合能源系统模型及框架、热网模型、气网模型：步骤S101)综合能源系统模型及框架综合能源系统模型及框架的IESs结构图中的能量输入包括电网供电、微型燃气轮机、风电、光伏和天然气，能量转化设备包括燃气锅炉、电制冷机、余热回收装置，能量存储设备为蓄电池、储热设备和储气装置，各个区域系统通过热网和气网进行热、气交换；步骤S102)建立热网模型建立热网能量传输通用模型，设热网节点数为Z，管道数为W，第i和区域综合能源系统连结的节点为i，设当热媒流出节点i时，q
ij
或q
s,i
为正，反之为负；热网模型包含节点与管道两个部分，管道部分描述官网中的能量损失，节点部分描述官网中的流量平衡与能量守恒；(1)管道温差方程式中：Δh为单位长度管道的热损，kW/km；T为管道中热媒温度，℃；T
e
为管道周围介质的平均温度，℃；ΣR为热媒到介质间每千米管道的总热阻，km
·
℃/kW；由式(1)知初始温度为T0的热媒流过长度为l的管道后有：式中：Q0、Q分别为流入、流出管道的热功率，kW；k为比例常数，k＝cρ，其中c为流体比热容，kJ/(kg
·
℃)，ρ为流体密度，kg/m3；对于稳态热力网络，通常认为管道所处环境稳定，因此T
e
、ΣR均为常数，则式(2)可以表示为该式即为苏霍夫温降公式；(2)节点平衡方程由基尔霍夫节点电流定律可知，流经节点i的电流和为0，相应的，流经同一节点的热量和为0，即：
式中：I为与节点i相连的节点集合；统一管道中的流体流量不可中断，即：q
ji
+q
ij
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)本文假设同一节点流出的流体温度相同，即：T
ij
＝T
ik q
ij
＞0∩q
ik
＞0,j,k∈I
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)考虑到从IES中流入热网的热媒温度为系统的供水温度，即：T
s,i
＝T
sw q
s,i
＜0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)式中：T
sw
为系统供水温度，℃；此外，管道流体流速不能过大，故有流速限制为：式中：为管道i
‑
j允许的最大流速，m/s；S
ij
为管道i
‑
j横截面积，m2。假设第i个园区与官网加护功率为Q
s,i
，则：Q
s,i
＝kq
s,i
(T
s,i
‑
T
rw
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)式中：T
rw
为供热系统回水温度，℃；(3)网损方程及流量模型定义供水管道中热媒所含热功率与回水系统对应热媒所含热功率之差为热媒的可利用功率H
’
，即：H'＝kq(T
‑
T
rw
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)式中：T为供水管道中热媒温度；由式(2)可推导出：该式两边同时减去kqT
rw
，则有：将管网热损ΔQ
’
＝Q0’‑
Q
’
带入热损方程有：式中：T
e
、T
rw
和ΣR为常数；ΔQ
’
可以看作是关于T0、l和Q0’
的函数；现取ΣR＝20km
·
℃/kW，T
e
＝0℃，T
rw
＝70℃，T0分别取80、85、90℃；当Q0
’
>ΔQ
’
时，ΔQ
’
接近常数，因此可认为式中：≈右边实际是ΔQ
’
在l＝0处的一阶泰勒级数；为保证热网效率，需规定管道中传输的可利用热功率必须大于临界值，且必须小于管段中可传输的最大可利用热功率，则有：
式中：Q
’
ij为由管道i
‑
j流入节点i的热媒所包含的可利用热功率，流入节点i为正，反之为负；为管段可传输的最小、最大可利用热功率；对于同一管段，T0在T
rw
和T
sw
之间取值时，对应的ΔH
’
变化很小，故可将式中的T0换为T
sw
；为验证上述线性化精确度，取ΣR＝20km
·
℃/kW，T
e
＝0℃，T
rw
＝70℃，T
sw
＝90℃，l＝1km，T0分别取88、90、82℃，利用式(13)计算所得的ΔQ
’
精确值和相对误差，可知当T0在88
‑
92℃范围内，简化后的等式具有良好的精确度；综上，热网能量流模型为：该模型将管网可利用热功率与管段中热媒流量与温度解耦，仅包含可利用热功率变量，通过引入状态变量可将该模型转换为混合整数线性模型，易于求解；(4)热网温度
‑
流量模型对于热网的调度与控制，除了其热功率分布外，还需获得热网中热媒的流量与温度，热网热媒流量与温度的求解如下：对于一管段热网，可利用热功率与流量有如下关系：流向同一节点的流体在节点发生热传递，热网温度场为稳态场，即：T
ij
＝T
i
,H
′
ij
＞0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)则有节点电流方程可得：从而可以得到热网流量、温度方程如下：在得到热网最优Q
s,i
和Q
’
ij后，根据上式方程组可求得q
ij
、q
s,i
、T
ij
和T
s,i
；
(5)热网运行费用热网运行费用主要为水泵的电费，可用耗电输热比进行估计，即：式中：C
p
为热网运行费用，元；R为水泵数量；h为调度时段；EHR
i
为第i个水泵的耗电输热比；c
e,b,t
表示t时段购电电价，kW；Δt为调度时长，单位为小时；步骤S103)建立气网模型IESs将来自气源的天然气输送并分配给用户，其气网系统主要由天然气源、管道、压缩机和负荷做成；(1)系统节点约束气源节点的天然气注入量和节点压力需满足式(22)约束：式中：分别为气源中心s供气的上下限；分别为节点n压力的上下限；(2)管道约束在满足流体力学和伯努利方程的前提下，一般使用非线性方程描述管道流量，即：式中：是与管道参数和气体密度等有关的常数；表示t时刻节点n
‑
m间管道的流量；(3)储气设施约束储气罐可以实现天然气在时间和空间尺度上的合理调配，是目前调度中控制、调节节点压力的有效方法，储气设施需要考虑自身容量和天然气注入、输出量的限制，即：式中：为t时段储气罐h的储气量，为容量上限；为t时段注入和输出的天然气量；为流量上限；(4)流量平衡约束根据天然气节点的能量守恒定律，每个天然气节点的能量平衡方程为：式中：m∈n表示所有与n节点相连的节点集合；表示t时段节点n的天然气负荷；(5)天然气
‑
热量转化约束天然气流量通过其热值转化为功率流，二者之间的换算关系为：式中：表示天然气功率流；c
gas
为天然气热值；表示天然气流量；(6)加压器模型
加压器模型是一个描述升压比例和能量消耗关系的非凸非线性表达式，由,重点在于研究天然气管道的扩建，且加压器消耗的电能很少，故对模型进行了简化处理，即忽略加压器运行时消耗的能量，仅保留加压器进气端和出气端之间的升压关系，以及加压器的传输容量限制：式中：fc
cbt
、p
ibt
和p
jbt
分别为t水平年b负荷分区时加压器c流过的气流、进气口和出气口端的气压；Г
c
为加压器c的升压比例；为加压器的传输容量上限。3.根据权利要求2所述的低碳背景下考虑绿色证书交易的多园区综合能源系统优化运行方法，其特征在于：所述的步骤S2)构建碳排放权
‑
绿色证书联合交易市场框架的具体步骤包括：步骤S201)构建CET机制模型CET是指通过建立合法的碳排放权认定机制并允许对其进行买卖，实现控制碳排放量的交易机制，在该机制下，碳排放量成为可以自由交易的商品，允许企业在不突破碳排放权交易规定的前提下，交易企业内部碳排放权，政府或者监管部门以控制总的碳排放量为目标，为含碳排放源的企业分配碳排放配额，企业根据分配额制定和调节生产计划，若在此过程中产生的碳排放量高于分配额，需要从CET市场中进行碳排放量购买；若碳排放量低于配额，则可将多余的碳排放量出售，获得相应收益；采用基准线法和预分配的方法确定综合能源系统中无偿碳排放份额，配额量为其拥有各类机组配额的总和，IESs中的碳排放源主要包括微燃机和燃气锅炉，其免费碳排放份额由式(28)确定：式中：C
L
为碳排放份额；C
e
为微燃机碳配额，C
h
为燃气锅炉碳配额；为微燃机的发电功率；B
g
为微燃机CO2排放基准，单位：tCO2/MWh；F
e
为机组冷却方式修正系数，水冷为1，气冷为1.05；F
r
为机组供热量修正系数，微燃机供热量修正系数为1
‑
0.22
×
α
g
(热电比)；F
f
为机组负荷(出力)系数修正系数；Qt b为燃气锅炉输出功率；B
h
为燃气锅炉供热CO2碳排放基准，单位：tCO2/GJ；IES的实际碳排放量由微燃机和燃气锅炉的出力决定，具体如式(29)所示：式中：a1，b1，c1为微燃机机组碳排放计算系数；a2，b2,c...
【专利技术属性】
技术研发人员：骆钊，高泽勇，秦景辉，贾芸睿，吕欣，王菁慧，高培淇，刘泓志，耿家璐，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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