考虑碳市场与电动汽车的输配一体综合能源系统调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑碳市场与电动汽车的输配一体综合能源系统调度方法，解决现有综合能源系统中缺乏考虑电动汽车以及碳市场影响，调度过程打不到最优的问题。包括对输网进行电

【技术实现步骤摘要】
考虑碳市场与电动汽车的输配一体综合能源系统调度方法


[0001]本专利技术涉及电力系统优化
，尤其是涉及一种考虑碳市场与电动汽车的输配一体综合能源系统调度方法。

技术介绍

[0002]传统能源系统由电力系统主导。电力系统的经济运行和优化调度是传统能源系统优化运行的难点和关键。在新的电力系统和“双碳”政策的背景下，需要研究的对象将从传统电力系统转变为综合能源系统。综合能源系统不同于传统的能源系统，如电、热和天然气，它们彼此独立运行。它是一个多能源耦合的多能量流系统，其优化运行的思想也与传统的能源系统有很大的不同。在能源革命的背景下，能源需求面临着节约收入和清洁生产的挑战。多能源互补模式和新能源的引入解决了这一问题。随着多能源互补模式的广泛实施，电力系统逐渐转变为综合能源系统。综合能源系统的远程传输网络是同时传输电能和天然气的耦合网络，而配电网络满足用户对电、热和其他能源的需求。同时，大规模不确定性风电的引入给多能源互补网络带来了更大的挑战。现代综合能源系统的优化调度已成为一个研究热点。
[0003]近来，电动汽车已经大范围普及在人们的生活中，同时为了低碳环保的理念，电动汽车的普及趋势将进一步扩大，由于电动汽车的充电过程将极大影响电网的运行状态，在电网的优化调度中如何对电动汽车的引入进行精细化建模成为了学者们最近热烈研究的问题。然而，鲜有相关研究考虑了电动汽车在综合能源系统优化调度中的影响，鉴于综合能源系统拥有比传统电力系统更为复杂的多能流耦合结构，在综合能源系统优化调度中考虑电动汽车的充电影响将更具有挑战与研究意义。同时，近几年“碳市场”的引入，为综合能源系统的优化调度带来了更大的挑战，如何在调度的过程中考虑碳市场的作用与碳交易的影响，这成为了一个亟待解决的问题。。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要是解决现有综合能源系统中缺乏考虑电动汽车以及碳市场影响，调度过程打不到最优的问题，提供了一种考虑碳市场与电动汽车的输配一体综合能源系统调度方法。能针对实际输配耦合的综合能源系统进行调度优化与指导，同时考虑电动汽车与碳市场的运行特性。
[0005]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种考虑碳市场与电动汽车的输配一体综合能源系统调度方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0006]S1.对远距离输网进行电
‑
气耦合配网层面建模，对区域级配网进行电
‑
热耦合配网层面建模；
[0007]S2.根据电动汽车参与下的综合能源系统调度特性，建立电动汽车充放电特性模型；
[0008]S3.将碳市场碳交易的特性纳入优化调度范畴，建立系统优化调度模型，以发电成
本最低为目标，求解获得系统最优调度结果；
[0009]系统优化调度模型以发电成本最低为目标，通过CPLEX求解器进行求解获得最优调度结果。
[0010]S4.根据最优调度结果对综合能源系统进行调度。
[0011]本专利技术在综合能源系统中考虑电动汽车充电的影响与碳市场的引入，建立了由电
‑
气耦合输网与电
‑
热耦合配网组成的输配一体化综合能源系统最优调度模型，将电动汽车的充电特性进行精准刻画与建模，并对不同设备的碳交易进行独立考虑，对实际综合能源系统有很大的应用价值。
[0012]作为一种优选方案，所述步骤S1中的对远距离输网进行电
‑
气耦合配网层面建模，具体包括：
[0013]根据远距离输网由发电系统和天然气系统构成的特性，将综合能源系统描述为电
‑
气耦合网络，其中发电系统包括火电机组，天然气系统包括燃气机组，建立火电机组和燃气机组的特性模型，根据电
‑
气耦合网络中功率在各节点保持平衡，建立发电系统和天然气系统的潮流平衡方程。由于现实中综合能源系统的远距离输网一般由几百到几千公里的输电线路和天然气管道组成，将综合能源系统的输网层面描述为电
‑
气耦合网络。
[0014]作为一种优选方案，所述的建立火电机组和燃气机组的特性模型为：
[0015][0016][0017][0018][0019]公式(1)和(2)为火电机组和燃气机组在调度时段t中的最大技术发电限制和最小技术发电限制；其中，γ
p
和γ
g
分别表达火电机组和燃气机组的集合，t可以表达调度周期中的任意一个时段，I
i,t
表示火电机组i在调度时段t的运行状态变量，其为0
‑
1整数变量，0表达机组处于关机状态，1表达机组处于开机状态；I
j,t
表示燃气机组j在调度时段t的运行状态变量，其为0
‑
1整数变量，0表达机组处于关机状态，1表达机组处于开机状态；P
i,t
表示t时段火电机组i的调度出力决策；表示火电机组i最大技术发电限制，表示火电机组i最小技术发电限制；P
j,t
表示t时段燃气机组j的调度出力决策；表示燃气机组j的最大技术发电限制，表示燃气机组j的最小技术发电限制；
[0020]公式式(3)和(4)为火电机组和燃气机组在调度时段t中的爬坡限制约束；其中，表示t时段火电机组i的最大向上爬坡技术限制，表示t时段火电机组i的最大向下爬坡技术限制；表示t时段燃气机组j的最大向上爬坡技术限制，表示t时段燃气机组j的最大向下爬坡技术限制。
[0021]作为一种优选方案，所述的建立发电系统和天然气系统的潮流平衡方程为：
[0022][0023][0024]其中，公式(5)中h表示综合能源系统电
‑
气耦合输网中电力节点的索引，和分别表示与电力节点h相连接的火电机组与天然气机组的集合，PLE
h
表示潮流方程中以电力节点h为中心向外流出的传输线集合，PLE
h
表示潮流方程中以电力节点h为中心向内流入的传输线集合；hk表示电
‑
气耦合输网中电力节点h与另一节点k之间的传输线的索引；pf
hk,t
为t时段传输线hk上的电能，当pf
hk,t
为正数的时候表达从节点流出，当为负的时候表达从节点流入；表示t时段一体化综合能源系统输网中h节点的电负荷量；公式(6)式中，m表示综合能源系统电
‑
气耦合输网中天然气节点的索引，mn表示天然气节点m和天然气节点n之间相连天然气管道的索引，IP表示所有天然气管道的集合；sp表示天然气井的索引，GS
m
表示电
‑
气耦合输网中与天然气节点m相连接的产气井的集合，SW
sp,t
表示t时段电
‑
气耦合输网中产气井sp的产气量；与电能网络中的传输线方向类似，GPE
m
表示电
‑
气耦合输网中以天然气节点m为中心向内流入的天然气管道集合，GPF
m
表示电
‑
气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑碳市场与电动汽车的输配一体综合能源系统调度方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.对远距离输网进行电
‑
气耦合配网层面建模，对区域级配网进行电
‑
热耦合配网层面建模；S2.根据电动汽车参与下的综合能源系统调度特性，建立电动汽车充放电特性模型；S3.将碳市场碳交易的特性纳入优化调度范畴，建立系统优化调度模型，以发电成本最低为目标，求解获得系统最优调度结果；S4.根据最优调度结果对综合能源系统进行调度。2.根据权利要求1所述的考虑碳市场与电动汽车的输配一体综合能源系统调度方法，其特征是所述步骤S1中的对远距离输网进行电
‑
气耦合配网层面建模，具体包括：根据远距离输网由发电系统和天然气系统构成的特性，将综合能源系统描述为电
‑
气耦合网络，其中发电系统包括火电机组，天然气系统包括燃气机组，建立火电机组和燃气机组的特性模型，根据电
‑
气耦合网络中功率在各节点保持平衡，建立发电系统和天然气系统的潮流平衡方程。3.根据权利要求2所述的考虑碳市场与电动汽车的输配一体综合能源系统调度方法，其特征是所述的建立火电机组和燃气机组的特性模型为：其特征是所述的建立火电机组和燃气机组的特性模型为：其特征是所述的建立火电机组和燃气机组的特性模型为：其特征是所述的建立火电机组和燃气机组的特性模型为：公式(1)和(2)为火电机组和燃气机组在调度时段t中的最大技术发电限制和最小技术发电限制；其中，γ
p
和γ
g
分别表达火电机组和燃气机组的集合，t可以表达调度周期中的任意一个时段，I
i,t
表示火电机组i在调度时段t的运行状态变量，其为0
‑
1整数变量，0表达机组处于关机状态，1表达机组处于开机状态；I
j,t
表示燃气机组j在调度时段t的运行状态变量，其为0
‑
1整数变量，0表达机组处于关机状态，1表达机组处于开机状态；P
i,t
表示t时段火电机组i的调度出力决策；表示火电机组i最大技术发电限制，表示火电机组i最小技术发电限制；P
j,t
表示t时段燃气机组j的调度出力决策；表示燃气机组j的最大技术发电限制，表示燃气机组j的最小技术发电限制；公式式(3)和(4)为火电机组和燃气机组在调度时段t中的爬坡限制约束；其中，表示t时段火电机组i的最大向上爬坡技术限制，表示t时段火电机组i的最大向下爬坡技术限制；表示t时段燃气机组j的最大向上爬坡技术限制，表示t时段燃气机组j的最大向下爬坡技术限制。
4.根据权利要求3所述的考虑碳市场与电动汽车的输配一体综合能源系统调度方法，其特征是所述的建立发电系统和天然气系统的潮流平衡方程为：其特征是所述的建立发电系统和天然气系统的潮流平衡方程为：其中，公式(5)中h表示综合能源系统电
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气耦合输网中电力节点的索引，和分别表示与电力节点h相连接的火电机组与天然气机组的集合，PLE
h
表示潮流方程中以电力节点h为中心向外流出的传输线集合，PLF
h
表示潮流方程中以电力节点h为中心向内流入的传输线集合；hk表示电
‑
气耦合输网中电力节点h与另一节点k之间的传输线的索引；pf
hk,t
为t时段传输线hk上的电能，当pf
hk,t
为正数的时候表达从节点流出，当为负的时候表达从节点流入；表示t时段一体...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦斌，蔡娟，杜冲，吕音谊，郭创新，孙彬，张思敏，李操，廖星，徐木春，方晓明，杨治杰，马林，阮星，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司黄冈供电公司，
类型：发明
国别省市：