一种考虑多主体碳排放责任分摊的新能源消纳优化调度方法及装置制造方法及图纸

一种考虑多主体碳排放责任分摊的新能源消纳优化调度方法及装置，所述方法包括：根据用户清洁电能的使用量，对用户进行碳排放的责任分摊；考虑出力功率波动、预测准确等因素，评估新能源出力的可靠性；搭建具有不同优化目标的模型，分别以实现配网层安全稳定、区域碳减排和提升各参与者效益为目标；通过强化学习方法逐层得到新能源发电和用户的调度计划，实现考虑不同主体碳减排责任分摊的新能源经济安全消纳。本发明专利技术能公平考虑多个主体在碳排放方面的责任与贡献分摊，降低新能源功率波动，减少新能源弃电，提高清洁能源的消纳水平以减少碳排放量，在高比例新能源接入的配电网中实现兼顾安全、经济与碳环保的公平优化调度。经济与碳环保的公平优化调度。经济与碳环保的公平优化调度。

【技术实现步骤摘要】
responsebased on long short
‑
term memory and reinforcement learning,"in Applied Energy,vol.271,pp.114945,Aug 2020.
[0010]0Y.Li,P.Wang,"Multi
‑
Objective Optimal Dispatch of Microgrid Under Uncertaintiesvia Interval Optimization,"in IEEE Transactions on Smart Grid,vol.10,no.2,pp.2046
‑
2058,March 2019.

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种基于考虑多主体碳排放责任分摊的新能源消纳优化调度方法，能公平考虑新能源发电商和用户在碳排放方面的责任与贡献，推动各主体积极参与新能源消纳调度，便于在高比例新能源接入的配网中实现兼顾安全、经济与碳环保的公平优化调度。
[0012]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0013]一种考虑多主体碳排放责任分摊的新能源消纳优化调度方法，包括以下步骤：
[0014]根据用户清洁电能的使用量，对用户进行碳排放的责任分摊，得到碳排放责任因子；
[0015]对新能源发电商的可靠性进行评估，得到新能源可靠性因子；
[0016]分别以实现配网层安全稳定、区域碳减排和提升各参与者效益为目标，搭建具有不同优化目标的模型，包括配网层安全优化模型、区域碳排放控制优化模型、新能源设备经济优化模型以及电力用户的优化模型，并将所述碳排放责任因子和所述新能源可靠性因子作为参数加入目标方程中；
[0017]基于所搭建的具有不同优化目标的模型，通过强化学习方法逐层得到新能源发电和用户的调度计划，实现考虑不同主体碳减排责任分摊的新能源经济安全消纳。
[0018]进一步的，所述根据用户清洁电能的使用量，对用户进行碳排放的责任分摊，得到碳排放责任因子，包括如下步骤：
[0019]根据用户节点的固有特性及连接支路数，确定各个用户节点的碳排放参数和其中，和分别表示支路电流和用户节点注入功率的碳排放强度系数；
[0020]引入碳排放流模型，该模型利用需求侧的节点功率计算相关的碳排放强度，根据各个节点流入的负荷有功功率和碳排放参数，计算节点碳排放量：
[0021][0022]其中，对于t时刻的用户节点j，指用户负荷用能带来的节点碳排放强度，表示支路流过功率，表示该节点注入的发电量；
[0023]根据碳排放比例共享原则，使用全部范围内用户节点碳排放量，计算各个用户节点对应的碳减排比重，即该用户碳减排量所占总用户碳减排量的比重：
[0024][0025]其中，指用户j在t时刻的碳排放责任因子，指用户节点用能功率；
[0026]基于用户的需求响应特性，计算碳排放责任因子α
j
来综合评估用户在调度过程中所做的贡献，责任因子考虑了用户在需求响应和碳减排方面的意愿和能力，由两部分组成，第一部分是用户通过调整能源消耗来弥补新能源输出的不足，减少新能源的弃电和功率波动，第二部分代表用户对减少碳排放的贡献：
[0027][0028][0029][0030][0031]其中，对于时刻t的用户i，是指需求响应功率；代表响应之前的预估计划耗电量，表示用户的实际耗电量。
[0032]进一步的，所述对新能源发电商的可靠性进行评估，得到新能源可靠性因子，包括如下步骤：
[0033]根据新能源预测出力与新能源实际可出力功率数据，计算新能源出力的预测准确性因子
[0034][0035]其中，对t时刻的新能源发电商i，为预测新能源出力功率，为实际新能源出力功率；
[0036]根据新能源相邻两时刻的出力功率，计算新能源的有功功率出力波动因子：
[0037][0038]根据新能源的清洁能源发电量，按出力比重，计算各个新能源发电商在碳排放减少量中的贡献：
[0039][0040]其中，指新能源发电商由清洁能源供能带来的碳减排强度因子，为t时刻新能源发电商i的发电量；
[0041]基于马氏距离的思想计算新能源发电商的可靠性因子r
i
：
[0042][0043][0044]其中，X
iN
表示得到的新能源发电商i的列向量，μ
N
是均值列向量，∑
‑1表示协方差矩阵运算过程。
[0045]进一步的，所述分别以实现配网层安全稳定、区域碳减排和提升各参与者效益为目标，搭建具有不同优化目标的模型，包括如下步骤：
[0046]搭建配网层安全优化模型，配网层由配网公司负责全配网的安全，优化目标为保
证功率平衡，并处理由新能源不确定性造成的功率波动，保证良好的电能质量，配网层安全优化模型的公式包含两项，第一项为新能源有功功率波动影响，第二项为对不平衡电量的限制：
[0047][0048][0049][0050][0051][0052][0053]其中，约束条件为任意时刻负荷用电与新能源出力功率平衡、新能源出力限制和用户需求响应负荷调整范围，表示输出功率波动的分段函数，η是确保权力平衡的惩罚因素，P
iGmax
表示新能源发电商i的出力上限限制，和是用户j的用能负荷调整的上下限制；
[0054]搭建区域碳排放控制优化模型，在区域层，电力交易中心优化目标为控制碳排放量，包含两部分：减少新能源弃电，用更多的新能源发电取代传统火电；促进新能源区域内就地消纳，减少长距离跨区输送造成的电能损耗和碳排放，区域碳排放控制优化模型如下：
[0055][0056][0057]其中，约束条件为输电馈线上下限输电能力范围，指新能源发电商的可能最大输出；是线路n的线路损耗因子；是支路n在时间t的功率，P
lmax
和P
lmin
表示支路的功率限制；
[0058]根据步所述新能源可靠性因子r
i
，搭建新能源设备经济优化模型，资源设备层包含发电商和电力用户两个主体，它们根据参考电价，调整交易价格，参与市场协商，获取各自的最大利益，新能源发电商的优化目标为获取最大售电净收益，分为售电收益、需求响应补偿成本和可靠性因子潜在价值三部分，新能源设备经济优化模型如下：
[0059][0060]其中，约束条件为新能源出力售电电价波动范围，表示t时刻新能源发电商i的正常投标电价，表示需求响应电价；
[0061]根据计算得到的碳排放责任因子α
j
，建立电力用户的优化模型，目标为最小化用电成本，分为需求响应收益、用电成本和回报因子潜在价值三部分，因为碳排放责任因子α
j
会影响用户的长期交易收益情况，所以它被加入优化目标中，电力用户的优化模型为：
[0062][0063]其中，表示第j个用户在t本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑多主体碳排放责任分摊的新能源消纳优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：根据用户清洁电能的使用量，对用户进行碳排放的责任分摊，得到碳排放责任因子；对新能源发电商的可靠性进行评估，得到新能源可靠性因子；分别以实现配网层安全稳定、区域碳减排和提升各参与者效益为目标，搭建具有不同优化目标的模型，包括配网层安全优化模型、区域碳排放控制优化模型、新能源设备经济优化模型以及电力用户的优化模型，并将所述碳排放责任因子和所述新能源可靠性因子作为参数加入目标方程中；基于所搭建的具有不同优化目标的模型，通过强化学习方法逐层得到新能源发电和用户的调度计划，实现考虑不同主体碳减排责任分摊的新能源经济安全消纳。2.根据权利要求1所述的考虑多主体碳排放责任分摊的新能源消纳优化调度方法，其特征在于，所述根据用户清洁电能的使用量，对用户进行碳排放的责任分摊，得到碳排放责任因子，包括如下步骤：根据用户节点的固有特性及连接支路数，确定各个用户节点的碳排放参数和其中，和分别表示支路电流和用户节点注入功率的碳排放强度系数；引入碳排放流模型，该模型利用需求侧的节点功率计算相关的碳排放强度，根据各个节点流入的负荷有功功率和碳排放参数，计算节点碳排放量：其中，对于t时刻的用户节点j，指用户负荷用能带来的节点碳排放强度，表示支路流过功率，表示该节点注入的发电量；根据碳排放比例共享原则，使用全部范围内用户节点碳排放量，计算各个用户节点对应的碳减排比重，即该用户碳减排量所占总用户碳减排量的比重：其中，指用户j在t时刻的碳排放责任因子，指用户节点用能功率；基于用户的需求响应特性，计算碳排放责任因子α
j
来综合评估用户在调度过程中所做的贡献，责任因子考虑了用户在需求响应和碳减排方面的意愿和能力，由两部分组成，第一部分是用户通过调整能源消耗来弥补新能源输出的不足，减少新能源的弃电和功率波动，第二部分代表用户对减少碳排放的贡献：第二部分代表用户对减少碳排放的贡献：第二部分代表用户对减少碳排放的贡献：第二部分代表用户对减少碳排放的贡献：
其中，对于时刻t的用户i，是指需求响应功率；代表响应之前的预估计划耗电量，表示用户的实际耗电量。3.根据权利要求1所述的考虑多主体碳排放责任分摊的新能源消纳优化调度方法，其特征在于，所述对新能源发电商的可靠性进行评估，得到新能源可靠性因子，包括如下步骤：根据新能源预测出力与新能源实际可出力功率数据，计算新能源出力的预测准确性因子子其中，对t时刻的新能源发电商i，为预测新能源出力功率，为实际新能源出力功率；根据新能源相邻两时刻的出力功率，计算新能源的有功功率出力波动因子：根据新能源的清洁能源发电量，按出力比重，计算各个新能源发电商在碳排放减少量中的贡献：其中，指新能源发电商由清洁能源供能带来的碳减排强度因子，为t时刻新能源发电商i的发电量；基于马氏距离的思想计算新能源发电商的可靠性因子r
i
：：其中，表示得到的新能源发电商i的列向量，μ
N
是均值列向量，∑
‑1表示协方差矩阵运算过程。4.根据权利要求3所述的考虑多主体碳排放责任分摊的新能源消纳优化调度方法，其特征在于，所述分别以实现配网层安全稳定、区域碳减排和提升各参与者效益为目标，搭建具有不同优化目标的模型，包括如下步骤：搭建配网层安全优化模型，配网层由配网公司负责全配网的安全，优化目标为保证功率平衡，并处理由新能源不确定性造成的功率波动，保证良好的电能质量，配网层安全优化模型的公式包含两项，第一项为新能源有功功率波动影响，第二项为对不平衡电量的限制：模型的公式包含两项，第一项为新能源有功功率波动影响，第二项为对不平衡电量的限制：模型的公式包含两项，第一项为新能源有功功率波动影响，第二项为对不平衡电量的限制：
其中，约束条件为任意时刻负荷用电与新能源出力功率平衡、新能源出力限制和用户需求响应负荷调整范围，表示输出功率波动的分段函数，η是确保权力平衡的惩罚因素，P
iGmax
表示新能源发电商i的出力上限限制，和是用户j的用能负荷调整的上下限制；搭建区域碳排放控制优化模型，在区域层，电力交易中心优化目标为控制碳排放量，包含两部分：减少新能源弃电，用更多的新能源发电取代传统火电；促进新能源区域内就地消纳，减少长距离跨区输送造成的电能损耗和碳排放，区域碳排放控制优化模型如下：纳，减少长距离跨区输送造成的电能损耗和碳排放，区域碳排放控制优化模型如下：其中，约束条件为输电馈线上下限输电能力范围，指新能源发电商的可能最大输出；是线路n的线路损耗因子；是支路n在时间t的功率，P
lmax
和P
lmin
表示支路的功率限制；根据步所述新能源可靠性因子r
i
，搭建新能源设备经济优化模型，资源设备层包含发电商和电力用户两个主体，它们根据参考电价，调整交易价格，参与市场协商，获取各自的最大利益，新能源发电商的优化目标为获取最大售电净收益，分为售电收益、需求响应补偿成本和可靠性因子潜在价值三部分，新能源设备经济优化模型如下：本和可靠性因子潜在价值三部分，新能源设备经济优化模型如下：其中，约束条件为新能源出力售电电价波动范围，表示t时刻新能源发电商i的正常投标电价，表示需求响应电价；根据计算得到的碳排放责任因子α
j
，建立电力用户的优化模型，目标为最小化用电成本，分为需求响应收益、用电成本和回报因子潜在价值三部分，电力用户的优化模型为：其中，表示第j个用户在t时段需求响应的收益价格，为用户j在t时段的用电价格，代表响应之前的预估计划耗电量，表示用户的实际耗电量，NT为总响应时段数量，NU为总用户数量。5.根据权利要求4所述的考虑多主体碳排放责任分摊的新能源消纳优化调度方法，其特征在于，其特征在于，所述基于所搭建的具有不同优化目标的模型，通过强化学习方法逐层得到新能源发电和用户的调度计划，实现考虑不同主体碳减排责任分摊的新能源经济安全消纳，包括如下步骤：根据所述配网层安全优化模型，使用强化学习Q
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learning方法首先进行配网整体安全
优化调度计划的求解，得到配网调度计划，所述配网调度计划包括各个时段全网整体的新能源出力功率和用户需求响应总量；基于所述配网调度计划，根据所述区域碳排放控制优化模型，进行区域内碳减排优化模型求解，得到区域调度计划，所述区域调度计划包括各个区域内全部新能源的出力总功率和全部用户的需求响应总量；基于所述区域调度计划，根据所述新能源设备经济优化模型和电力用户的优化模型，得到调度指令，所述调度指令包括区域内部不同时段每一个新能源发电商的出力计划和用户的需求响应负荷调整量；将所述调度指令下达给用户和新能源，即不同时段新能源发电商的出力计划和用户的需求响应负荷调整量，执行并完成考虑碳排放责任分摊的新能源消纳优化。6.一种考虑多主体碳排放责任分摊的新能源消纳优化调度装置，其特征在于，包括：碳排放责任因子获取模块，用于根据用户清洁电能的使用量，对用户进行碳排放的责任分摊，得到碳排放责任因子；新能源可靠性因子获取模块，用于对新能源发电商的可靠性进行评估，得到新能源可靠性...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡伟，沈煜，孔祥玉，杨帆，雷杨，杨志淳，卢文棋，刘茂，
申请(专利权)人：国家电网有限公司天津大学，
类型：发明
国别省市：