一种基于碳排放成本确定电力系统方案的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于碳排放成本确定电力系统方案的方法和系统，包括确定电力系统方案；所述电力系统方案至少与发电机组和储能设备相关，所述发电机组至少包括燃煤发电机组和新能源发电机组；基于所述电力系统方案，获取方案参数；构建目标函数和约束条件；所述目标函数与所述电力系统方案的总成本相关；所述总成本包括碳排放成本；基于所述方案参数和所述约束条件，求解所述目标函数，得到目标电力系统方案；所述目标电力系统方案为总成本最低的电力系统方案；以通过发挥储能的调峰作用，减少可再生能源弃电，进一步降低系统产生的碳排放成本。放成本。放成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳排放成本确定电力系统方案的方法和系统


[0001]本专利技术涉及电力系统规划
，具体而言，涉及一种基于碳排放成本确定电力系统方案的方法和系统。

技术介绍

[0002]当前，我国正加紧推进电力市场建设和碳市场的建设，燃煤发电已全面放开参与电力市场，而碳市场将燃煤发电作为市场主体，增加了燃煤发电的碳排放成本。在新型电力系统背景下，风电、光伏等可再生能源迅猛发展，亟需建设更多的储能设备，保障电力系统安全稳定运行。这些都为传统的电力系统规划、运行模拟提出新命题，即如何建立一种考虑碳排放成本的电力系统发电机组和储能设备协同运行模拟方法，以模拟得到最佳的电力系统方案。然而，现有的电力系统运行模拟方法绝大部分尚未考虑碳排放成本对燃煤发电的影响。
[0003]有鉴于此，本说明书提出了一种基于碳排放成本确定电力系统方案的方法和系统，通过发挥储能的调峰作用，减少可再生能源弃电，进一步降低系统产生的碳排放成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于碳排放成本确定电力系统方案的方法，包括确定电力系统方案；所述电力系统方案至少与发电机组和储能设备相关，所述发电机组至少包括燃煤发电机组和新能源发电机组；基于所述电力系统方案，获取方案参数；构建目标函数和约束条件；所述目标函数与所述电力系统方案的总成本相关；所述总成本包括碳排放成本；基于所述方案参数和所述约束条件，求解所述目标函数，得到目标电力系统方案；所述目标电力系统方案为总成本最低的电力系统方案。
[0005]进一步的，所述目标函数的公式为：
[0006][0007]其中，N表示燃煤发电机组数量；T表示时段总数，t＝1,2,.....,T；p
i,t
表示燃煤发电机组i在t时段的出力；C
i,t
(p
i,t
)表示燃煤发电机组i的运行成本；η
i,t
表示燃煤发电机组i在t时段是否切换到启动状态；表示燃煤发电机组i的启动费用；k
c
表示二氧化碳的碳排放成本；ε表示燃煤发电的碳排放强度；Q
c
表示免费碳排放配额。
[0008]进一步的，所述约束条件至少包括发电机组出力限制约束，所述发电机组出力限制约束的公式为：
[0009][0010]其中，第i台机组，t时段的出力为{P
i,t
}
i＝1...N；t＝1...T
；I
i,t
表示机组i在t时段的开停机状态；和分别表示机组i的出力上、下限。
[0011]进一步的，所述约束条件至少还包括爬坡升降出力约束，所述爬坡升降出力约束的公式为：
[0012][0013]其中，与分别表示机组i的爬坡降出力与升出力的能力；Cap
i
表示机组i的容量规划结果；第i台机组，t时段的出力为{P
i,t
}
i＝1...N；t＝1...T
。
[0014]进一步的，所述约束条件至少还包括机组最小启停时间约束，所述机组最小启停时间约束的公式为：
[0015][0016][0017]其中，与分别表示机组i在t时段的开机持续时间与停机持续时间；T
imin_on
表示最小开机时间；T
imin_off
表示最小停机时间。
[0018]进一步的，所述约束条件至少还包括功率平衡约束，所述功率平衡约束的公式为：
[0019][0020]其中，w
t
表示t时段的可再生能源调度功率；和分别表示t时段的储能设备j的充电、放电功率，j＝1
…
J，J为储能设备数量；D
t
表示t时段的系统总有功负荷；
[0021][0022]其中，表示预测的t时段的可再生能源的最大功率。
[0023]进一步的，所述约束条件至少还包括电池储能约束，所述电池储能约束的公式为：
[0024][0025][0026]其中，分别表示储能设备j的最大充电、放电功率；
[0027][0028]其中，SoC
j,t
表示储能设备j的在t时段的电量状态；γ
c
、γ
d
分别表示充电、放电效率；和分别表示t时段的储能设备j的充电、放电功率，j＝1
…
J，J为储能设备数量；
[0029][0030]其中，表示储能设备j的最大电量。
[0031]本专利技术的目的在于提供一种基于碳排放成本确定电力系统方案的系统，包括确定模块、获取模块、构建模块和求解模块；所述确定模块用于确定电力系统方案；所述电力系统方案至少与发电机组和储能设备相关，所述发电机组至少包括燃煤发电机组和新能源发
电机组；所述获取模块用于基于所述电力系统方案，获取方案参数；所述构建模块用于构建目标函数和约束条件；所述目标函数与所述电力系统方案的总成本相关；所述总成本包括碳排放成本；所述求解模块用于基于所述方案参数和所述约束条件，求解所述目标函数，得到目标电力系统方案；所述目标电力系统方案为总成本最低的电力系统方案。
[0032]进一步的，所述目标函数的公式为：
[0033][0034]其中，N表示燃煤发电机组数量；T表示时段总数，t＝1,2,.....,T；pi,t表示燃煤发电机组i在t时段的出力；C
i,t
(p
i,t
)表示燃煤发电机组i的运行成本；η
i,t
表示燃煤发电机组i在t时段是否切换到启动状态；表示燃煤发电机组i的启动费用；k
c
表示二氧化碳的碳排放成本；ε表示燃煤发电的碳排放强度；Q
c
表示免费碳排放配额。
[0035]进一步的，所述约束条件至少包括发电机组出力限制约束、爬坡升降出力约束、机组最小启停时间约束、功率平衡约束和电池储能约束；所述发电机组出力限制约束的公式为：
[0036][0037]其中，第i台机组，t时段的出力为{P
i,t
}
i＝1...N；t＝1...T
；I
i,t
表示机组i在t时段的开停机状态；和分别表示机组i的出力上、下限；所述爬坡升降出力约束的公式为：
[0038][0039]其中，与分别表示机组i的爬坡降出力与升出力的能力；Cap
i
表示机组i的容量规划结果；第i台机组，t时段的出力为{P
i,t
}
i＝1...N；t＝1...T
；所述机组最小启停时间约束的公式为：
[0040][0041][0042]其中，与分别表示机组i在t时段的开机持续时间与停机持续时间；T
imin_on
表示最小开机时间；T
imin_off
表示最小停机时间。所述功率平衡约束的公式为：
[0043][0044]其中，w
t
表示t时段的可再生能源调度功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳排放成本确定电力系统方案的方法，其特征在于，包括确定电力系统方案；所述电力系统方案至少与发电机组和储能设备相关，所述发电机组至少包括燃煤发电机组和新能源发电机组；基于所述电力系统方案，获取方案参数；构建目标函数和约束条件；所述目标函数与所述电力系统方案的总成本相关；所述总成本包括碳排放成本；基于所述方案参数和所述约束条件，求解所述目标函数，得到目标电力系统方案；所述目标电力系统方案为总成本最低的电力系统方案。2.根据权利要求1所述的基于碳排放成本确定电力系统方案的方法，其特征在于，所述目标函数的公式为：其中，N表示燃煤发电机组数量；T表示时段总数，t＝1,2,.....,T；p
i,t
表示燃煤发电机组i在t时段的出力；C
i,t
(p
i,t
)表示燃煤发电机组i的运行成本；η
i,t
表示燃煤发电机组i在t时段是否切换到启动状态；表示燃煤发电机组i的启动费用；k
c
表示二氧化碳的碳排放成本；ε表示燃煤发电的碳排放强度；Q
c
表示免费碳排放配额。3.根据权利要求1所述的基于碳排放成本确定电力系统方案的方法，其特征在于，所述约束条件至少包括发电机组出力限制约束，所述发电机组出力限制约束的公式为：其中，第i台机组，t时段的出力为{Pi,t}i＝1...N；t＝1...T；I
i,t
表示机组i在t时段的开停机状态；和分别表示机组i的出力上、下限。4.根据权利要求1所述的基于碳排放成本确定电力系统方案的方法，其特征在于，所述约束条件至少还包括爬坡升降出力约束，所述爬坡升降出力约束的公式为：其中，与分别表示机组i的爬坡降出力与升出力的能力；Cap
i
表示机组i的容量规划结果；第i台机组，t时段的出力为{P
i,t
}
i＝1...N；t＝1...T
。5.根据权利要求1所述的基于碳排放成本确定电力系统方案的方法，其特征在于，所述约束条件至少还包括机组最小启停时间约束，所述机组最小启停时间约束的公式为：约束条件至少还包括机组最小启停时间约束，所述机组最小启停时间约束的公式为：其中，与分别表示机组i在t时段的开机持续时间与停机持续时间；T
imin_on
表示最小开机时间；T
imin_off
表示最小停机时间。6.根据权利要求1所述的基于碳排放成本确定电力系统方案的方法，其特征在于，所述约束条件至少还包括功率平衡约束，所述功率平衡约束的公式为：
其中，w
t
表示t时段的可再生能源调度功率；和分别表示t时段的储能设备j的充电、放电功率，j＝1
…
J，J为储能设备数量；D
t
表示t时段的系统总有功负荷；其中，表示预测的t时段的可再生能源的最大功率。7.根据权利要求1所述的基于碳排放成本确定电力系统方案的方法，其特征在于，所述约束条件至少还包括电池储能约束，所述电池储能约束的公式为：约束条件至少还包括电池储能约束，所述电池储能约束的公式为：其中，分别表示储能设备j的最大充电、放电功率；其中，SoC
j,t
表示储能设备j的在t时段的电量状态；γ
c
、γ
d
分别表示充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛毅，王鹏，史静，张文嘉，魏招毅，许偲轩，李泽森，刘国静，李琥，黄俊辉，谢珍建，张宁，杜尔顺，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：