一种基于潮流扰动量的节点边际碳排放的评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于潮流扰动量的节点边际碳排放的评估方法，其包括：步骤S10，基于电力市场运营机构的市场出清问题，通过求解一个最优潮流问题获得电网的节点边际电价；步骤S11，建立节点边际碳排放的计算模型；步骤S12，通过对电网各节点处施加潮流扰动量，获得施加于各节点潮流扰动量所引起发电侧运行功率的增加量，结合目标函数，并根据增加量通过所述计算模型获得施加于各节点实现电网各节点处节点边际碳排放数据。实施本发明专利技术的方法，可以基于潮流扰动量的方法，快速准确地获得电网各节点处呈空间分布的差异化碳排放量信号。节点处呈空间分布的差异化碳排放量信号。节点处呈空间分布的差异化碳排放量信号。

【技术实现步骤摘要】
一种基于潮流扰动量的节点边际碳排放的评估方法


[0001]本专利技术涉及电力市场
，特别是涉及一种基于潮流扰动量的节点边际碳排放的评估方法。

技术介绍

[0002]在我国“双碳”目标下，电力行业通过优化电源结构，降低电能损耗，推动用电效率等多举措实现电力低碳化，其中对电网碳排放进行合理、准确地统计是实现电力低碳化目标的重要基础。由于电网碳排放与发电侧化石燃料消耗直接相关，现阶段电力碳排放统计主要采用宏观统计法，即通过计算某一区域电网发电端化石燃料燃烧产生的碳排放量，以及购入电力产生的碳排放量进一步统计宏观碳排放量。由于电网内部的碳排放流动与其电力潮流分布紧密关联，宏观统计法未考虑电网内部碳流动的空间分布特性，无法从电网输、配、用电各个节点提供有价值的碳排放量信号。在输配电层面，缺少碳排放量信号难以在降碳方面给电源规划提供指导依据；在配用电层面，缺少碳排放量信号则难以评估负荷侧碳排放责任，难以引导负荷侧的低碳化用电行为。
[0003]为克服上述缺点，近年来有学者提出采用碳流分析法分析电网内部的碳排放流动。该方法与电力潮流分析相结合，通过引入碳流量、碳流率、碳流密度、节点碳势等概念分析电网支路和节点的碳排放流，然而这种方法未能与电力市场的出清策略相结合。从本质上说，电网碳排放流与电力潮流的分布情况紧密联系，而电力潮流的分布与电力市场的出清策略，特别是发电侧的市场出清下的运行点紧密关联。因此，有必要基于现有的电力市场出清框架，建立电网各节点处的碳排放评估体系。而节点边际碳排放指标，类比于电力系统的节点边际电价(Locational Marginal Price，LMP)，可以反映电网各节点每增加单位电量所引起发电侧的碳排放值增量。通过计量一段时间内节点处的累计用电量，可以进一步评估各电网各节点处的碳排放量水平，为实现电网发、输、配和用电的低碳化发展提供指标依据。但现有技术中尚没有很好的计算策略或方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种基于潮流扰动量的节点边际碳排放的评估方法，可以快速准确地获得电网各节点处的边际碳排放量。
[0005]为解决上述技术问题，作为本专利技术的一方面，提供一种基于潮流扰动量的节点边际碳排放的评估方法，其特征在于，至少包括如下步骤：
[0006]步骤S10，基于电力市场运营机构的市场出清问题，通过求解一个最优潮流问题获得电网的节点边际电价；包括建立目标函数使总发电成本最小，并确定最优潮流问题直流化形式的一组约束条件，包括功率平衡方程、线路潮流约束、参考角约束和发电机注入功率约束；
[0007]步骤S11，建立节点边际碳排放的计算模型，所述计算模型中，所述节点边际碳排放由两部分构成，一部分与发电机的静态运行点有关，另一部分与施加于各节点潮流扰动
量所引起发电侧运行功率的增加量有关；
[0008]步骤S12，通过对电网各节点处施加潮流扰动量，获得施加于各节点潮流扰动量所引起发电侧运行功率的增加量，结合所述目标函数，并根据所述增加量通过所述计算模型获得施加于各节点实现电网各节点处节点边际碳排放数据。
[0009]优选地，所述步骤S10进一步包括：
[0010]步骤S100，建立目标函数使总发电成本最小：
[0011][0012]其中，g为发电机索引，n
g
为发电机的总台数；p
g
表示发电机注入的有功功率，f
C,g
(p
g
)表示发电机g的成本函数；
[0013]f
C,g
(p
g
)进一步表示为关于p
g
的二阶函数：
[0014][0015]其中，a
C,g
，b
C,g
，c
C,g
依次表示发电机g的成本函数的二次项系数、一次项系数和常数项；
[0016]步骤S101，建立最优潮流问题直流化形式的一组约束条件，包括功率平衡方程、线路潮流约束、参考角约束和发电机注入功率约束：
[0017][0018]其中，θ
i
为节点i的电压相角，p
g
，θ
i
为优化变量，其余为参数；P
g
表示p
g
的矩阵形式，θ
i
表示θ
i
的矩阵形式，P
d
为所有节点负荷的矩阵形式，F
max
为线路潮流上限的矩阵形式，C
g
为发电机g关联矩阵，θ
ref
为电压参考相角，Ι
ref
表示参考节点。p
g,min p
g，max
分别表示发电机g注入有功功率的上下限，B
bus
、B
f
均为电纳矩阵；
[0019]电纳矩阵B
bus
、B
f
与线路参数和拓扑连接方式有关，分别用式(4)、式(5)计算：
[0020]B
f
＝[B
ff
](C
f
‑
C
t
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0021]B
bus
＝(C
f
‑
C
t
)
T
B
f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0022]式(4)中，B
ff
为n
l
×
1的向量，其第l个元素b
l
由式b
l
＝1/x
l
计算得到，x
l
为线路l的串联电抗；[B
ff
]为将向量B
ff
利用运算符[]调整为n
l
×
n
l
的对角矩阵；C
f
和C
t
为线路与节点之间的关联矩阵，当线路l从节点i连接到节点j时，对于每条线路l，C
f
的第(l，i)个元素和C
t
的第(l，j)个元素均取值为1，(C
f
‑
C
t
)
T
为(C
f
‑
C
t
)的转置。
[0023]优选地，所述步骤S11进一步包括：
[0024]步骤S110，建立发电机g关于p
g
的碳排放函数：
[0025][0026]其中，a
E,g
，b
E,g
，c
E,g
依次表示发电机g碳排放函数的二次项系数、一次项系数和常数项；
[0027]步骤S111，根据节点边际碳排放的定义，节点边际碳排放表示在电网该节点增加单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于潮流扰动量的节点边际碳排放的评估方法，其特征在于，至少包括如下步骤：步骤S10，基于电力市场运营机构的市场出清问题，通过求解一个最优潮流问题获得电网的节点边际电价；包括建立目标函数使总发电成本最小，并确定最优潮流问题直流化形式的一组约束条件，包括功率平衡方程、线路潮流约束、参考角约束和发电机注入功率约束；步骤S11，建立节点边际碳排放的计算模型，所述计算模型中，所述节点边际碳排放由两部分构成，一部分与发电机的静态运行点有关，另一部分与施加于各节点潮流扰动量所引起发电侧运行功率的增加量有关；步骤S12，通过对电网各节点处施加潮流扰动量，获得施加于各节点潮流扰动量所引起发电侧运行功率的增加量，结合所述目标函数，并根据所述增加量通过所述计算模型获得施加于各节点实现电网各节点处节点边际碳排放数据。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S10进一步包括：步骤S100，建立目标函数使总发电成本最小：最小化其中，g为发电机索引，n
g
为发电机的总台数；p
g
表示发电机注入的有功功率，f
C,g
(p
g
)表示发电机g的成本函数；f
C,g
(p
g
)进一步表示为关于p
g
的二阶函数：其中，a
C,g
，b
C,g
，c
C,g
依次表示发电机g的成本函数的二次项系数、一次项系数和常数项；步骤S101，建立最优潮流问题直流化形式的一组约束条件，包括功率平衡方程、线路潮流约束、参考角约束和发电机注入功率约束：其中，θ
i
为节点i的电压相角，p
g
，θ
i
为优化变量，其余为参数；P
g
表示p
g
的矩阵形式，θ
i
表示θ
i
的矩阵形式，P
d
为所有节点负荷的矩阵形式，F
max
为线路潮流上限的矩阵形式，C
g
为发电机g关联矩阵，θ
ref
为电压参考相角，Ι
ref
表示参考节点，p
g,min
p
g，max
分别表示发电机g注入有功功率的上下限，B
bus
、B
f
均为电纳矩阵；电纳矩阵B
bus
、B
f
与线路参数和拓扑连接方式有关，分别用式(4)、式(5)计算：B
f
＝[B
ff
](C
f
‑
C
t
)
ꢀꢀꢀꢀ
(4)B
bus
＝(C
f
‑
C
t
)
T
B
f
ꢀꢀꢀꢀ
(5)式(4)中，B
ff
为n
l
×
1的向量，其第l个元素b
l
由式b
l
＝1/x
l
计算得到，x
l
为线路l的串联电抗；[B
ff
]为将向量B
ff
利用运算符[]调整为n
l
×
n
l
的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵誉洲，钱斌，张欣，向真，左剑，唐建林，严玉婷，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：