一种基于综合能源系统源-荷多时间尺度优化调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于综合能源系统源

【技术实现步骤摘要】
一种基于综合能源系统源
‑
荷多时间尺度优化调度方法


[0001]本专利技术涉及电力系统优化运行
，具体地说是一种基于综合能源系统源
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荷多时间尺度优化调度方法。

技术介绍

[0002][0003]综合能源系统打破了传统电、气、热能源独立运行模式的壁垒，具有多能互补、提高能源利用效率、降低用能成本和减小碳排放的优点。但是目前综合能源系统存在碳排放量较高、可再生能源利用率较低和总运行成本较高的问题，因此探究如何协调配合能源侧供能设备和负荷侧用能设备，以此减少碳排放量、提高可再生能源消纳和降低系统总成本，是目前仍需解决的重要问题。
[0004]目前有研究考虑利用碳捕集与封存技术将传统常规机组改造为碳捕集电厂来降低机组自身的碳排放量，提高机组的运行灵活性，提升系统的可再生能源消纳，但是上述文献忽略了电转气设备只会在可再生能源剩余时工作，当电转气设备工作时，碳捕集设备捕集到的CO2量较少，此时存在CO2在捕集和利用上的时间不匹配问题。有的学者考虑广义电热需求响应，构建了源荷两侧相互配合的低碳经济调度模型。但是上述文献仅考虑了长时间尺度下的调度，没有考虑在短时间尺度下修正预测误差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提出一种基于碳捕集的综合能源系统低碳经济优化调度方法，旨在获得最低的系统运行成本和系统碳排放总量。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于综合能源系统源
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荷多时间尺度优化调度方法，包括以下步骤：
[0007]步骤A：首先源荷两侧协调配合，根据不同需求响应资源对电网调度指令响应速度的快慢，将需求响应资源分为一级需求响应资源和二级需求响应资源两类。一级需求响应资源用于日前调度阶段中，二级需求响应资源用于日内调度阶段中；
[0008]步骤B：源侧将传统火电机组加装碳捕集设备改造后形成碳捕集电厂，碳捕集电厂采用综合灵活运行方式。综合灵活运行方式是碳捕集电厂通过加入烟气旁路系统和溶液存储器共同作用；
[0009]步骤C：荷侧考虑多种需求响应资源，需求响应资源包含价格型需求响应资源和激励型需求响应资源两种，负荷用户包含刚性负荷、可转移负荷、可中断负荷和可替代负荷；
[0010]步骤D：获取综合能源系统初始碳排放配额和实际碳排放配额，据此构建综合能源系统阶梯式碳交易模型；
[0011]步骤E：在步骤A的基础上，调用步骤B和步骤C中所述的源侧两侧资源，考虑步骤D中所述的阶梯式碳交易模型，建立源荷协调的日前
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日内两阶段低碳经济优化调度模型；
[0012]步骤F：基于步骤E中的源荷协调的日前
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日内两阶段低碳经济优化调度模型，改进
IEEE
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39节点作为算例仿真,利用MATLAB软件中的求解器CPLEX软件对模型进行求解。
[0013]优选的，所述步骤A中的综合能源系统包括风电机组、光伏机组、外部电网、碳捕集电厂、燃气轮机、电转气设备、电解槽装置、氢燃料电池、电锅炉、储碳和储液设备、刚性负荷和柔性负荷。
[0014]优选的，所述步骤A中的需求响应资源类型是根据不同需求响应资源对电网调度指令响应速度的快慢来划分其类型。
[0015]优选的，所述步骤A中的一级综合需求响应：这类综合需求响应资源对电网调度指令响应的速度较慢，响应时长通常大于1h，需要提前24h通知，故此类综合需求响应资源用于日前调度阶段中；二级综合需求响应：这类综合需求响应资源对电网调度指令响应的速度较快，响应时长通常为5
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15min，需要提前15min
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4h通知，故此类综合需求响应资源用于日内调度阶段中。
[0016]优选的，所述步骤B中的源侧碳捕集电厂采用综合灵活运行方式，综合灵活运行方式是碳捕集电厂通过加入烟气旁路系统和溶液存储器共同作用，其相比于单独的储液式和分流式运行方式，综合灵活运行方式既可以根据不同时段的负荷需求自动将CO2排放到空气中，提高调度的灵活性，也可以实现“削峰填谷”，即负荷高峰时将碳捕集能耗转移至低谷期；负荷低谷时升高碳捕集能耗，由此可以解决负荷需求和碳捕集能耗之间的矛盾，进一步提高了可再生能源的利用。
[0017]优选的，所述步骤C中的荷侧考虑多种需求响应资源，需求响应资源包含价格型需求响应资源和激励型需求响应资源两种，价格型需求响应资源通过变化电能价格引导用户进行合理的用电行为，使用户改变之前的用电习惯，产生良好的用电导向，价格型需求响应资源可以改变负荷曲线，降低电力负荷峰谷差，因此减小了用户的用电成本，使用户主动参与到系统的调峰当中，由于价格型需求响应资源随电能价格变化的速度较慢，故本文将其用于日前调度阶段中，负荷用户包含刚性负荷、可转移负荷、可中断负荷和可替代负荷。
[0018]优选的，所述步骤D中的阶梯式碳交易模型包含初始碳排放配额、实际碳排放配额和碳排放价格，并且根据碳排放配额和实际碳排放量可求出参与碳交易市场的碳排放权交易额。
[0019]优选的，所述基于多能互补的综合能源系统源
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荷多时间尺度优化调度方法还包括对各个环节的约束，包括功率平衡约束、机组运行约束、综合能源系统中各个设备的约束和联络线交互功率约束。
[0020]本专利技术的优点在于：本专利技术基于综合能源系统源
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荷多时间尺度优化运行机理分析，提出一种基于综合能源系统源
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荷多时间尺度优化调度方法，建立了源荷协调的日前
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日内两阶段低碳经济优化调度模型，根据研究结果分析多时间尺度优化调度方法对综合能源系统经济效益和环境效益的影响。
[0021]通过燃气轮机和电转气设备使电网与气网连接，电锅炉设备使电网与热网连接，燃气轮机使热网与气网连接，并且电转气设备使电能转化为氢能，实现了电
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热
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气
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氢能源的耦合。如果仅仅单独考虑源侧或负荷侧会导致低碳特性存在局限性，负荷用户用电调节时段受限制等问题。故通过源荷协同优化来调整机组的出力计划，最终实现降低系统的碳排放总量。
[0022]根据不同需求响应资源对电网调度指令响应速度的快慢，将需求响应资源分为以
下两类：一级需求响应，这类需求响应资源对电网调度指令响应的速度较慢，响应时长通常大于1h，需要提前24h通知，故此类需求响应资源用于日前调度阶段中；二级需求响应，这类需求响应资源对电网调度指令响应的速度较快，响应时长通常为5
‑
15min，需要提前15min
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4h通知，故此类需求响应资源用于日内调度阶段中。需求响应资源可以改变负荷曲线，优化碳捕集电厂的出力，降低综合能源系统的CO2排放量，是提高碳捕集电厂捕获CO2能力的有效手段。并且在日前、日内两阶段，通过使用不同类型的需求响应资源，可以实现在负荷高峰时削减负荷来降低机组出力，减本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于综合能源系统源
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荷多时间尺度优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：首先源荷两侧协调配合，根据不同需求响应资源对电网调度指令响应速度的快慢，将需求响应资源分为一级需求响应资源和二级需求响应资源两类。一级需求响应资源用于日前调度阶段中，二级需求响应资源用于日内调度阶段中；步骤B：源侧将传统火电机组加装碳捕集设备改造后形成碳捕集电厂，碳捕集电厂采用综合灵活运行方式。综合灵活运行方式是碳捕集电厂通过加入烟气旁路系统和溶液存储器共同作用；步骤C：荷侧考虑多种需求响应资源，需求响应资源包含价格型需求响应资源和激励型需求响应资源两种，负荷用户包含刚性负荷、可转移负荷、可中断负荷和可替代负荷；步骤D：获取综合能源系统初始碳排放配额和实际碳排放配额，据此构建综合能源系统阶梯式碳交易模型；步骤E：在步骤A的基础上，调用步骤B和步骤C中所述的源侧两侧资源，考虑步骤D中所述的阶梯式碳交易模型，建立源荷协调的日前
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日内两阶段低碳经济优化调度模型；步骤F：基于步骤E中的源荷协调的日前
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日内两阶段低碳经济优化调度模型，改进IEEE
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39节点作为算例仿真,利用MATLAB软件中的求解器CPLEX软件对模型进行求解。2.根据权利要求1所述的一种基于综合能源系统源
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荷多时间尺度优化调度方法，其特征在于：所述步骤A中的综合能源系统包括风电机组、光伏机组、外部电网、碳捕集电厂、燃气轮机、电转气设备、电解槽装置、氢燃料电池、电锅炉、储碳和储液设备、刚性负荷和柔性负荷。3.根据权利要求1所述的一种基于综合能源系统源
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荷多时间尺度优化调度方法，其特征在于：所述步骤A中的需求响应资源类型是根据不同需求响应资源对电网调度指令响应速度的快慢来划分其类型。4.根据权利要求1所述的一种基于综合能源系统源
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荷多时间尺度优化调度方法，其特征在于：所述步骤A中的一级综合需求响应：这类综合需求响应资源对电网调度指令响应的速度较慢，响应时长通常大于1h，需要提前24h通知，故此类综合需求响应资源用于日前调度阶段中；二级综合需...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小博，胡福年，张彭成，彭晨惠，卞建军，郭旭，曹文彦，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：