一种基于边际碳排放因子的低碳云储能方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于边际碳排放因子的低碳云储能方法和系统，包括：获取线路传输约束、机组参数和基线负荷；构建经济调度模型；基于所述线路传输约束、所述机组参数、所述基线负荷，求解所述经济调度模型，得到节点边际排放因子；构建低碳优化运行模型；基于所述节点边际排放因子、储能需求和储能装置的运行状态，求解所述低碳优化运行模型，得到所述储能装置的优化调度方案；以实现在不降低用户侧储能经济收益的前提下，提升用户侧储能装置的低碳环保水平。碳环保水平。碳环保水平。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边际碳排放因子的低碳云储能方法和系统


[0001]本专利技术涉及低碳电力
，具体而言，涉及一种基于边际碳排放因子的低碳云储能方法和系统。

技术介绍

[0002]面向低碳电力转型需求，高比例可再生能源并网将成为未来电力系统的基本特征之一，但是，高比例可再生能源的强不确定性、间歇性等问题也将给电网的安全稳定运行带来严峻挑战。因此，以储能为代表的灵活性资源在电力系统中的作用日益凸显。然而，尽管储能技术通常被认为是电力能源系统脱碳的有效解决方案，但在目前的能源结构下，以峰谷套利(调峰)为主的储能装置不一定能够实现减碳，反而可能会增加系统碳排放。
[0003]有鉴于此，本专利技术提出了一种基于边际碳排放因子的低碳云储能方法和系统，通过边际碳排放因子，将作为用户侧储能充放电引起的系统碳排放变化信息传递至用户侧，指导用户侧储能的低碳充放电行为，解决缺乏有效的碳排放引导信号的问题；通过基于储能共享机制的云储能模式实现一定空间范围的储能资源灵活调配，实现低碳和经济目标的双赢。相比于传统用户侧储能优化运行模式，本模式有望在不降低用户侧储能经济收益的前提下，提升用户侧储能装置的低碳环保水平。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于边际碳排放因子的低碳云储能方法，包括：获取线路传输约束、机组参数和基线负荷；构建经济调度模型；基于所述线路传输约束、所述机组参数、所述基线负荷，求解所述经济调度模型，得到节点边际排放因子；构建低碳优化运行模型；基于所述节点边际排放因子、储能需求和储能装置的运行状态，求解所述低碳优化运行模型，得到所述储能装置的优化调度方案。
[0005]进一步的，还包括基于所述优化调度方案和所述基线负荷，求解所述经济调度模型，得到系统碳排放变化情况，包括：基于所述优化调度方案，得到调度后的所述储能装置的充放电结果；将所述充放电结果和所述基线负荷叠加，得到调度负荷；基于所述线路传输约束、所述机组参数和所述调度负荷，求解所述经济调度模型，得到调度后的各机组的出力结果；基于所述调度后的各机组的出力结果和基线负荷下各机组的出力结果，得到系统碳排放变化情况。
[0006]进一步的，所述基于所述调度后的各机组的出力结果和基线负荷下各机组的出力结果，得到系统碳排放变化情况的公式为：
[0007][0008]其中，ΔE
CES
表示系统碳排放变化情况，T表示总调度时长，表示调度后的各机组的出力结果向量，表示基线负荷下各机组的出力结果向量，e
G
表示机组燃料排放
因子向量。
[0009]进一步的，所述线路传输约束包括线路传输功率上下限向量P
line
和各节点对线路的功率传输分布因子F；所述机组参数包括机组出力上限向量机组出力下限向量P
G
、机组报价向量c
G
和机组燃料排放因子向量e
G
；所述基线负荷包括系统基线负荷向量P
D
。
[0010]进一步的，所述构建经济调度模型，包括：构建所述经济调度模型的目标函数；所述目标函数的表达式为：
[0011]min(c
G
)
T
P
G,t
[0012]其中，c
G
表示机组报价向量，(*)
T
表示转置，P
G,t
表示t时段机组出力向量；
[0013]构建所述经济调度模型的约束条件；所述约束条件的表达式包括：
[0014]机组出力上下限约束：
[0015][0016]系统功率平衡约束：
[0017]∑P
G,t
＝∑P
D,t
[0018]线路传输功率约束：
[0019][0020]其中，表示机组出力上限向量，P
G
表示机组出力下限向量，P
D,t
表示t时段系统基线负荷向量，P
line
表示线路传输功率下限向量，表示线路传输功率上限向量，F表示各节点对线路的功率传输分布因子，τ
G,t
表示t时刻开机机组在系统中节点位置的矩阵。
[0021]进一步的，所述基于所述线路传输约束、所述机组参数、所述基线负荷，求解所述经济调度模型，得到节点边际排放因子，包括：基于所述线路传输约束、所述机组参数和所述基线负荷，求解得到在基线负荷下的第一机组最优出力结果向量；基于所述线路传输约束、所述机组参数和单位充电负荷，求解得到所述储能装置在充电状态下的第二机组最优出力结果向量；基于所述线路传输约束、所述机组参数和单位放电负荷，求解得到所述储能装置在放电状态下的第三机组最优出力结果向量；基于所述第一机组最优出力结果向量和所述第二机组最优出力结果向量的差值，得到储能设备在充电过程中的第一节点边际排放因子；基于所述第一机组最优出力结果向量和所述第三机组最优出力结果向量的差值，得到储能设备在放电过程中的第二节点边际排放因子。
[0022]进一步的，所述构建低碳优化运行模型，包括：构建所述低碳优化运行模型的目标函数；所述目标函数的表达式为：
[0023][0024]其中，T表示总调度时长，N表示总节点数，表示第一节点边际排放因子，P
ESc,i,t
表示t时刻位于节点i的用户侧储能的总充电功率，表示第二节点边际排放因子，PESd,i,t表示t时刻位于节点i的用户侧储能的总放电功率，Δt表示单位调度时长；
[0025]构建所述低碳优化运行模型的约束条件；所述约束条件的表达式包括：
[0026]储能需求约束：
[0027][0028]储能充放电功率上下限约束：
[0029][0030]充放电状态约束：
[0031]uESc,i,t+uESd,i,t≤1
[0032]储能荷电容量约束：
[0033][0034]储能荷电状态上下限约束：
[0035][0036]储能单日折旧损耗约束；
[0037][0038]其中，表示总充电需求，表示总放电需求，uESc,i,t和uESd,i,t分别表示t时刻节点i处的储能装置处于充电模式还是放电模式的二进制变量，PESc,i表示节点i参与到云储能模式中的储能充电功率下限，表示节点i参与到云储能模式中的储能充电功率上限，PESd,i表示节点i参与到云储能模式中的储能放电功率下限，表示节点i参与到云储能模式中的储能放电功率上限，SOCES,i,t表示t时段位于节点i的储能装置的储能状态，SOCES,i,t
‑
1表示t
‑
1时段位于节点i的储能装置的储能状态，ηES,i表示位于节点i的储能装置的循环效率，表示位于节点i的储能装置的能量存储上限，SOCES,i表示位于节点i的储能装置的荷电状态下限，表示位于节点i的储能装置的能量存储上限，KDOD表示将非100％放电深度区间下的充放电量转化为100％放电深度情况下充放电量的系数，表示在100％放电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边际碳排放因子的低碳云储能方法，其特征在于，包括：获取线路传输约束、机组参数和基线负荷；构建经济调度模型；基于所述线路传输约束、所述机组参数、所述基线负荷，求解所述经济调度模型，得到节点边际排放因子；构建低碳优化运行模型；基于所述节点边际排放因子、储能需求和储能装置的运行状态，求解所述低碳优化运行模型，得到所述储能装置的优化调度方案。2.根据权利要求1所述的基于边际碳排放因子的低碳云储能方法，其特征在于，还包括基于所述优化调度方案和所述基线负荷，求解所述经济调度模型，得到系统碳排放变化情况，包括：基于所述优化调度方案，得到调度后的所述储能装置的充放电结果；将所述充放电结果和所述基线负荷叠加，得到调度负荷；基于所述线路传输约束、所述机组参数和所述调度负荷，求解所述经济调度模型，得到调度后的各机组的出力结果；基于所述调度后的各机组的出力结果和基线负荷下各机组的出力结果，得到系统碳排放变化情况。3.根据权利要求2所述的基于边际碳排放因子的低碳云储能方法，其特征在于，所述基于所述调度后的各机组的出力结果和基线负荷下各机组的出力结果，得到系统碳排放变化情况的公式为：其中，ΔE
CES
表示系统碳排放变化情况，T表示总调度时长，表示调度后的各机组的出力结果向量，表示基线负荷下各机组的出力结果向量，e
G
表示机组燃料排放因子向量。4.根据权利要求1所述的基于边际碳排放因子的低碳云储能方法，其特征在于，所述线路传输约束包括线路传输功率上下限向量P
line
和各节点对线路的功率传输分布因子F；所述机组参数包括机组出力上限向量机组出力下限向量P
G
、机组报价向量c
G
和机组燃料排放因子向量e
G
；所述基线负荷包括系统基线负荷向量P
D
。5.根据权利要求1所述的基于边际碳排放因子的低碳云储能方法，其特征在于，所述构建经济调度模型，包括：构建所述经济调度模型的目标函数；所述目标函数的表达式为：min(c
G
)
T
P
G,t
其中，c
G
表示机组报价向量，(*)
T
表示转置，P
G,t
表示t时段机组出力向量；构建所述经济调度模型的约束条件；所述约束条件的表达式包括：机组出力上下限约
束：系统功率平衡约束：∑P
G,t
＝∑P
D,t
线路传输功率约束：其中，表示机组出力上限向量，P
G
表示机组出力下限向量，P
D,t
表示t时段系统基线负荷向量，P
line
表示线路传输功率下限向量，表示线路传输功率上限向量，F表示各节点对线路的功率传输分布因子，τ
G,t
表示t时刻开机机组在系统中节点位置的矩阵。6.根据权利要求1所述的基于边际碳排放因子的低碳云储能方法，其特征在于，所述基于所述线路传输约束、所述机组参数、所述基线负荷，求解所述经济调度模型，得到节点边际排放因子，包括：基于所述线路传输约束、所述机组参数和所述基线负荷，求解得到在基线负荷下的第一机组最优出力结果向量；基于所述线路传输约束、所述机组参数和单位充电负荷，求解得到所述储能装置在充电状态下的第二机组最优出力结果向量；基于所述线路传输约束、所述机组参数和单位放电负荷，求解得到所述储能装置在放电状态下的第三机组最优出力结果向量；基于所述第一机组最优出力结果向量和所述第二机组最优出力结果向量的差值，得到储能设备在充电过程中的第一节点边际排放因子；基于所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李姚旺，张世旭，刘昱良，马铭辰，郭魁星，杜尔顺，肖伟，张宁，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：