一种促进可再生能源的消纳的综合能源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种促进可再生能源的消纳的综合能源系统，该综合能源系统的能源设备包括风电机组、光伏机组、热电联产机组、微型燃气轮机、电转气设备和电制冷机；该综合能源系统的优化方法步骤为：利用综合能源系统的碳交易成本模型，获得综合能源系统的碳交易成本；利用综合能源系统的运行成本模型，获得综合能源系统的系统运行成本；C、基于综合能源系统的碳交易成本和系统运行成本，构建综合能源系统的目标函数；D、基于综合能源系统的目标函数，结合能源设备约束和能量平衡约束构成的约束条件，构建含电转气设备的综合能源系统低碳经济调度模型。本发明专利技术的综合能源系统能够提高可再生能源消纳水平和运行经济效益。生能源消纳水平和运行经济效益。生能源消纳水平和运行经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种促进可再生能源的消纳的综合能源系统


[0001]本专利技术属于综合能源系统的优化运行
，具体地说是一种促进可再生能源的消纳的综合能源系统。

技术介绍

[0002]目前随着传统化石能源的逐渐枯竭和环境问题的日益凸显，推动能源结构转型和碳减排工作是未来国家发展战略中的重要一环。综合能源系统(Integrated Energy System,IES)是以高比例可再生能源消纳为目标，利用电、气、热、冷能源之间的灵活转换，实现能源系统的一体化规划与协同调度，从而满足人类生产生活中多元化能源需求的低碳可持续能源系统。研究IES的优化配置对促进可再生能源消纳和碳减排具有重要意义。
[0003]电转气(Power to gas，P2G)技术分为两阶段运行，利用电解槽设备，通过电解水制取氢气，得到的氢气一部分用于制取天然气，以满足用户侧负荷需求；另一部分剩余的氢气可以存储到储氢罐中供燃料电池和燃气轮机组使用。从时间维度上，再负荷低谷时期，电网中出现大量的富余可再生能源，借助电转气设备设备可吸纳过剩的电能，提高系统可再生能源的消纳水平。同时电转气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种促进可再生能源的消纳的综合能源系统，其特征在于：该综合能源系统的能源设备包括风电机组、光伏机组、热电联产机组、微型燃气轮机、电转气设备和电制冷机，上述能源设备布置在电网、天然气网以及电负荷、热负荷、气负荷之间；该综合能源系统的优化方法步骤为：A、基于综合能源系统的初始碳排放分配额度、综合能源系统的实际碳排放量和碳排放量价格，利用综合能源系统的碳交易成本模型，获得综合能源系统的碳交易成本；B、基于综合能源系统的能源设备的燃料成本和购电成本，利用综合能源系统的运行成本模型，获得综合能源系统的系统运行成本；C、基于综合能源系统的碳交易成本和系统运行成本，构建综合能源系统的目标函数；D、基于综合能源系统的目标函数，结合能源设备约束和能量平衡约束构成的约束条件，构建含电转气设备的综合能源系统低碳经济调度模型。2.根据权利要求1所述的促进可再生能源的消纳的综合能源系统，其特征在于：所述步骤A中的碳交易成本模型中包含初始碳排放分配额度、碳排放量价格与碳交易成本的映射关系，能够根据初始碳排放分配额度、实际碳排放量和碳排放量价格，获得碳交易成本；碳交易成本模型为：式中，C3为碳交易成本；ε为碳交易成本系数；为综合能源系统在t时刻的实际碳排放量；E
0,t
为综合能源系统在t时刻的碳排放分配额度。3.根据权利要求2所述的促进可再生能源的消纳的综合能源系统，其特征在于：所述的实际碳排放量为：式中，为综合能源系统在t时刻的实际碳排放量；和皆为热电联产机组的排放系数，为热电联产机组上的设定值，单位为t/MWh；P
e,t
为热电联产机组在t时刻的定时功率；C
v1
为热电联产机组的最小输出功率，P
h,t
为热电联产机组在t时刻的定时热功率；为微型燃气轮机的排放系数，单位为t/MWh；P
mt,t
为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；C
cc,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量P
e2,t
时对应所需的二氧化碳量。4.根据权利要求2所述的促进可再生能源的消纳的综合能源系统，其特征在于：所述的碳排放分配额度为：E
0,t
＝A(P
e,t
+P
mt,t
+P
wind,t
+P
pv,t
)，式中，E
0,t
为综合能源系统在t时刻的碳排放分配额度；A为电力单位碳排放因子的平均值，本文取区域电力边际排放因子和容量边际因子的加权平均值为0.798，P
wind,t
为风电机组在t时刻的输出功率；P
pv,t
为光伏机组在t时刻的输出功率。5.根据权利要求2所述的促进可再生能源的消纳的综合能源系统，其特征在于：所述步骤B中的综合能源系统的运行成本模型分别包括电转气设备的运行成本、带有电转气设备的热电联产机组的运行成本、微型燃气轮机的燃料成本、风电机组发电的削减成本、光伏机组发电的削减成本以及电制冷机的成本；其中电转气设备的运行成本为：式中，C1为电转气设备的运行成本；c1为电转气设备的运行维护成本系数；P
e2,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量；d1为电转气设备所需二氧化碳量的成本系数[12,22]；C
cc,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量P
e2,t
时对应所需的二氧化碳量；
带有电转气设备的热电联产机组的运行成本为：式中，C2为有电转气设备和碳捕集设备的热电联产机组的运行成本；a1、b1和e1为含有电转气设备的热电联产机组的运行成本系数；C
v1
为热电联产机组的最小输出功率；P
h,t
为热电联产机组在t时刻的定时热功率；P
e1,t
为电网在t时刻供电的电量；P
e2,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量；P
e,t
为热电联产机组在t时刻的定时功率；c1为电转气设备的运行维护成本系数；微型燃气轮机的燃料成本为：式中，C4为微型燃气轮机的燃料成本，a3为微型燃气轮机的成本系数；P
mt,t
为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；风电机组发电的削减成本为：式中，C5为风电机组发电的削减成本，a4为风电机组发电的成本削减系数，P
cwind,t
为风电机组在t时刻的发电削减功率；光伏机组发电的削减成本为：式中，C6是光伏机组发电的削减成本；a5是光伏机组发电的成本削减系数；P
cpv,t
为光伏机组在t时刻的发电削减功率；电制冷机的成本为：式中，C7为电制冷机的成本；b6为操作维护成本系数；P
er,t
为电制冷机在t时刻的输出功率。6.根据权利要求5所述的促进可再生能源的消纳的综合能源系统，其特征在于：所述步骤C中的综合能源系统的目标函数包含碳交易成本和系统运行成本与综合运行成本的映射关系，能够根据碳交易成本和系统运行成本，获得综合运行成本；该综合能源系统的目标函数为：式中，C为含电转气设备的综合能源系统低碳经济调度模型的总成本；C2为有电转气设备和碳捕集设备的热电联产机组的运行成本；P
e1,t
为电网在t时刻供电的电量；P
e2,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量；C3为碳交易成本；为综合能源系统在t时刻的实际碳排放量；E
0,t
为综合能源系统在t时刻的碳排放分配额度；C4为微型燃气轮机的燃料成本；P
mt,t
为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；C5为风电机组发电的削减成本；P
cwind,t
为风电机组在t时刻的发电削减功率；C6是光伏机组发电的削减成本；P
cpv,t
为光伏机组在t时刻的发电削减功率；C7为电制冷机的成本；P
er,t
为电制冷机在t时刻的输出功率。7.根据权利要求1或6所述的促进可再生能源的消纳的综合能源系统，其特征在于：所述步骤D中的约束条件包括电功率平衡约束、热功率不平衡约束、冷功率不平衡约束、燃气功率不平衡约束、微型燃气轮机约束、电制冷机约束、气源限制约束和电转气设备对热电联产机组的功率约束，其中电功率平衡约束为：P
wind,t
+P
pv,t
+P
e1,t
+P
mt,t
＝P
pl,t
+P
er,t
，式中，P
wind,t
为风电机组在t时刻的输出功率；P
pv,t
为光伏机组在t时刻的输出功率；P
e1,t
为电网在t时刻供电的电量；P
mt,t
为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；P
pl,t
为综合能源系统在t时刻的电力负荷需求；P
er,t
为电制冷机在t时刻的输出功率；
热功率不平衡约束为：χ
1,min
P
hl,t
≤P
h,t
+P
mth,t
≤χ
1,max
P
...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅晨，郭明星，费斐，王建军，陈鹏，张瑞聪，于丽芳，刘皓明，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：