一种阶梯碳交易机制下综合能源需求响应优化方法技术

本发明专利技术公开了一种阶梯碳交易机制下综合能源需求响应优化方法，首先建立综合能源系统激励型电热负荷需求响应模型及电动汽车充放电模型；其次考虑系统中的实际碳排放，采用基准线法分配系统初始碳排放配额，构建阶梯碳交易模型，实现对系统整体碳排放的有效管控；然后通过模糊机会约束构建考虑源荷不确定性的综合能源系统需求响应优化模型，引入模糊机会约束，实现对风光出力及电负荷不确定性的准确描述，通过三角形模糊参数将模糊变量进行清晰化处理；最后利用改进遗传

【技术实现步骤摘要】
一种阶梯碳交易机制下综合能源需求响应优化方法


[0001]本专利技术涉及一种阶梯碳交易机制下综合能源需求响应优化方法，属于电力系统综合能源系统需求响应领域。

技术介绍

[0002]综合能源系统结合电
‑
气
‑
热多种能源供应形式，满足负荷侧用户在不同时间段的用能需求，在综合能源系统中，打破传统能源系统间的壁垒，实现多种能源间的互补及协同优化，结合系统内部的电
‑
气
‑
热负荷需求来进行各设备的出力调节，能源利用率高，且通过协作后的碳排放总量相对较少，提高能源综合利用效率，促进可再生能源消纳，优化能源结构。
[0003]如今，单一的电力系统已不能满足负荷侧日益复杂的能源需求，作为具有多能联供功能的系统，综合能源系统需要复杂的调控与配合。此外，当风电大规模并网时，弃风现象及系统旋转备用容量增加，风电并网的经济性降低，风电的波动性和不确定性给调度决策带来的影响不可忽视。因此，在低碳背景下分析综合能源系统源荷不确定性，对综合能源系统的运行进行管理，实现可在生能源高效利用，对综合能源系统低碳经济运行具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种阶梯碳交易机制下综合能源需求响应优化方法、系统，以用于建立综合能源需求响应优化模型，并获得综合能源需求响应优化结果。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种阶梯碳交易机制下综合能源需求响应优化方法，包括：
[0006]步骤S1、建立综合能源系统激励型电热负荷需求响应模型及电动汽车充放电模型；
[0007]步骤S2、依据初始碳排放配额、实际碳排放量，建立阶梯碳交易模型；
[0008]步骤S3、考虑源荷两侧不确定及用户满意度，建立以系统购能成本、阶梯碳交易成本、运维成本、弃风弃光成、需求响应成本之和最小的综合能源需求响应优化模型；
[0009]步骤S4、求解综合能源需求响应优化模型，获取综合能源需求响应优化结果。
[0010]所述步骤S1，包括：
[0011]S1.1：基于激励型电热负荷需求响应特性，构建综合能源系统激励型电热负荷需求响应模型；
[0012]S1.2：综合能源系统与电动汽车签订激励合同，对接入的电动汽车进行高效管理，电动汽车将充放电的权利赋予综合能源系统，综合能源系统能够对电动汽车进行自由充放电调度，构建电动汽车充放电模型。
[0013]所述电动汽车充放电模型为：
[0014][0015]式中：为第n辆电动汽车总计储存的电量；为第n辆电动汽车接入时的剩余电量；t
in
为接入时刻；为t时刻第n辆电动汽车充放电功率；η
c
、η
d
分别为电动汽车充放电效率；
[0016]电动汽车进行放电，系统的补偿费用为：
[0017][0018]式中：C
evd
为系统对电动汽车放电的补偿费用；N
ev
为电动汽车数量；q
evd
为电动汽车放电补偿系数。
[0019]所述步骤S2，包括：
[0020]S2.1：采用基准线法，根据综合能源系统内出力大小分配初始碳排放配额；
[0021]S2.2：构建阶梯碳交易模型，若实际碳排放量大于初始碳排放配额，则需购买超额排放的部分，反之，若实际碳排放量小于初始碳排放配额，则可以出售多余的碳排放配额。
[0022]所述阶梯碳交易模型为：
[0023][0024]式中：为综合能源系统碳交易成本；ν为碳交易价格；为综合能源系统实际碳排放量；D
IES
为综合能源系统的初始碳排放配额；d为碳排放区间长度；k为碳交易价格增长幅度。
[0025]所述步骤S3，包括：
[0026]S3.1、考虑用户满意度，建立阶梯碳交易机制下以系统购能成本、阶梯碳交易成本、运维成本、需求响应成本之和最小的综合能源系统需求响应优化模型；其中，综合能源系统根据电、热价格信号优化系统出力；
[0027]S3.2、依据电力系统源荷不确定性及其对综合能源系统需求响应优化模型中功率平衡影响进行分析，并引入模糊机会约束，通过三角形模糊参数将模糊变量进行清晰化处理，求解不确定性问题的模型。
[0028]所述综合能源系统需求响应优化模型，包括：以系统购能成本、阶梯碳交易成本、运维成本、需求响应成本之和最小的目标函数及约束条件；其中，约束条件包括功率平衡约束、风电出力约束、光伏出力约束、电热泵设备模型及约束、热电联产机组设备模型及约束、燃气锅炉设备模型及约束、储能运行约束、用户满意度约束、电动汽车充放电约束。
[0029]所述的目标函数表达式如下：
[0030][0031][0032]式中：C
buy
为系统购能成本；为综合能源系统碳交易成本；C
pro
为系统运行维护成本；C
wv
为弃风弃光成本；C
DR
为需求响应成本；为t时刻向大电网购电价格；P
tgrid
为t时刻向上级电网购电量；q
g
为购气价格；为t时刻购气量；R为系统中的设备集合；R＝{PV,WT,GB,CHP,HP,EES,TES}为综合能源系统中的设备合集，分别为光伏、风电、燃气锅炉、热电联产机组、电热泵、蓄电池、储热罐；和pom
r
分别为设备r的运行功率和运维成本系数；q
w
、q
v
分别为弃风惩罚系数、弃光惩罚系数；为t时刻风电、光伏预测出力；P
w,t
、P
v,t
为t时刻风电、光伏实际出力；Δt为调度时间间隔；C
P,DR
为电负荷需求响应成本；C
H,DR
为热负荷需求响应成本；C
evd
为系统对电动汽车放电的补偿费用。
[0033]通过模糊机会约束清晰等价类转换，将功率平衡约束转换为如下：
[0034][0035][0036]式中：α为系统的置信度水平；为电负荷预测三角隶属度函数中的值；为风电实际出力三角隶属度函数中的值；为光伏实际出力三角隶属度函数中的值；P
tgrid
为t时刻向上级电网购电量；P
tCHP
分别为t时刻热电联产机组发电功率；P
tHP
为t时刻电热泵耗电量；为t时刻蓄电池充放电功率；为t时刻第n辆电动汽车充放电功率；N
ev
为电动汽车数量。
[0037]一种阶梯碳交易机制下综合能源需求响应优化系统，包括：
[0038]第一建立模块，用于建立综合能源系统激励型电热负荷需求响应模型及电动汽车充放电模型；
[0039]第二建立模块，用于依据初始碳排放配额、实际碳排放量，建立阶梯碳交易模型；
[0040]第三建立模块，用于考虑源荷两侧不确定及用户满意度，建立以系统购能成本、阶梯碳交易成本、运维成本、弃风弃光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阶梯碳交易机制下综合能源需求响应优化方法，其特征在于，包括：步骤S1、建立综合能源系统激励型电热负荷需求响应模型及电动汽车充放电模型；步骤S2、依据初始碳排放配额、实际碳排放量，建立阶梯碳交易模型；步骤S3、考虑源荷两侧不确定及用户满意度，建立以系统购能成本、阶梯碳交易成本、运维成本、弃风弃光成、需求响应成本之和最小的综合能源需求响应优化模型；步骤S4、求解综合能源需求响应优化模型，获取综合能源需求响应优化结果。2.根据权利要求1所述的阶梯碳交易机制下综合能源需求响应优化方法，其特征在于，所述步骤S1，包括：S1.1：基于激励型电热负荷需求响应特性，构建综合能源系统激励型电热负荷需求响应模型；S1.2：综合能源系统与电动汽车签订激励合同，对接入的电动汽车进行高效管理，电动汽车将充放电的权利赋予综合能源系统，综合能源系统能够对电动汽车进行自由充放电调度，构建电动汽车充放电模型。3.根据权利要求1或2所述的阶梯碳交易机制下综合能源需求响应优化方法，其特征在于，所述电动汽车充放电模型为：式中：为第n辆电动汽车总计储存的电量；为第n辆电动汽车接入时的剩余电量；t
in
为接入时刻；为t时刻第n辆电动汽车充放电功率；η
c
、η
d
分别为电动汽车充放电效率；电动汽车进行放电，系统的补偿费用为：式中：C
evd
为系统对电动汽车放电的补偿费用；N
ev
为电动汽车数量；q
evd
为电动汽车放电补偿系数。4.根据权利要求1所述的阶梯碳交易机制下综合能源需求响应优化方法，其特征在于，所述步骤S2，包括：S2.1：采用基准线法，根据综合能源系统内出力大小分配初始碳排放配额；S2.2：构建阶梯碳交易模型，若实际碳排放量大于初始碳排放配额，则需购买超额排放的部分，反之，若实际碳排放量小于初始碳排放配额，则可以出售多余的碳排放配额。5.根据权利要求1或4所述的阶梯碳交易机制下综合能源需求响应优化方法，其特征在于，所述阶梯碳交易模型为：式中：为综合能源系统碳交易成本；ν为碳交易价格；为综合能源系统实际碳
排放量；D
IES
为综合能源系统的初始碳排放配额；d为碳排放区间长度；k为碳交易价格增长幅度。6.根据权利要求1所述的阶梯碳交易机制下综合能源需求响应优化方法，其特征在于，所述步骤S3，包括：S3.1、考虑用户满意度，建立阶梯碳交易机制下以系统购能成本、阶梯碳交易成本、运维成本、需求响应成本之和最小的综合能源系统需求响应优化模型；其中，综合能源系统根据电、热价格信号优化系统出力；S3.2、依据电力系统源荷不确定性及其对综合能源系统需求响应优化模型中功率平衡影响进行分析，并引入模糊机会约束，通过三角形模糊参数将模糊变量进行清晰化处理，求解不确定性问题的模型。7.根据权利要求1或6所述的阶梯碳交易机制下综合能源需求响应优化方法，其特征在于，所述综合能源...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐慧慧，田云飞，赵宇洋，彭婧，柴宜，吴鹏，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：