计及碳排放的农村住宅光-沼储能综合能源系统两阶段鲁棒优化调度模型技术方案

本发明专利技术提供了一种计及碳排放的农村住宅光

【技术实现步骤摘要】
计及碳排放的农村住宅光
‑
沼储能综合能源系统两阶段鲁棒优化调度模型


[0001]本专利技术属于电力系统电源调度领域，具体涉及一种计及碳排放的农村住宅光
‑
沼储能综合能源系统两阶段鲁棒优化调度模型。

技术介绍

[0002]随着环境问题愈发严重和资源日益匮乏，农村地区能源系统作为我国能源网络的重要组成部分，其高效与经济性能备受关注。农村地区拥有丰富的风能、光能、生物质能等多种可再生能源，可再生能源的开发利用，不仅肩负能源利用结构优化的使命，同时也是改善农村能源生产和消费结构，促进乡村振兴的重要支撑。然而目前农村用能方面仍然存在能效低、利用率不足、规划配置不合理等问题。构建综合能源系统作为利用清洁能源并协调能量分配的重要手段，可有效解决上述问题。
[0003]目前，对农村光伏发电、沼气与综合能源系统的结合及其在运行中的调度策略已有研究。黄扬琪(黄扬琪，何伟，赵伟哲等.计及动态响应特征的农村综合能源系统分层调控[J].电力系统及其自动化学报，2022，34(02)：122
‑
9.)等人针对农村综合能源系统中平抑间歇式可再生能源波动造成的生态养殖热电联产系统大范围出力波动问题，提出了一种计及储能和热电联产快慢协同的农村综合能源系统分层控制框架。刘雪飞(刘雪飞，庞凝，王云佳等.农村综合能源系统多层协同优化运行方法[J].电力建设，2022，43(05)：63
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71.)等人在考虑适应农村典型场景的基础上基于农村综合能源系统典型设备，建立了三层农村综合能源系统源
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储
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荷联合优化调度模型以及相应的优化调度流程。牛浩森等(牛浩森，付学谦.可再生能源为主体的农业能源互联网碳循环建模与优化[J].电力建设，2022，43(10)：1
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15)等人提出一种面向农业能源互联网碳循环的核算方法以及计及农业柔性负荷及碳交易的农业能源互联网优化运行策略并构建了农业园区内光伏、热电联产等碳排放核算模型。林卓然(林卓然，王守相，王绍敏等.考虑阶梯型碳交易机制的区域电
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热综合能源系统分布协同调度方法[J].电网技术：1
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13.)等人提出了一种考虑阶梯型碳交易机制的区域电
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热综合能源系统分布协同调度方法，同样设置三层优化调度模型。
[0004]以上研究部分考虑了在农村地区，尤其是秸秆、残枝败叶等生物质资源丰富且负荷相对大而集中的农村地区的沼气利用，但大部分未考虑沼气利用过程中的碳排放效益，且均针对整个农村或者农业园区进行综合能源系统的设计建模，未能充分考虑不同用能家庭的负荷差异性。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种计及碳排放的农村住宅光
‑
沼储能综合能源系统两阶段鲁棒优化调度模型，实现减碳降本，提升能效的显著作用。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种计及碳排放的农村住宅光
‑
沼储能综合能源系统两阶段鲁棒优化调度模型，其构建方法包括以下步骤：
[0008]考虑农村家庭不同季节的用能差异性，构建集成光伏发电、沼气发酵供热供炊与能量储存的并网型农村住宅综合能源系统模型；
[0009]构建沼气利用过程中的碳排放模型、光伏发电的减碳补偿模型与电网购电碳排放模型；
[0010]考虑光伏发电以及电负荷的不确定性，建立两阶段鲁棒优化日前经济调度模型，基于列约束生成算法进行求解，输出最优方案。
[0011]进一步的，所述并网型农村住宅综合能源系统模型包括：将农村住宅综合能源系统中的气负荷、热负荷、冷负荷和电负荷并入上级电网。
[0012]进一步的，所述气负荷包括：
[0013]1)沼气发酵装置产生的沼气，在设备运行过程中，沼气流量满足的约束为：
[0014][0015]式中B(t)为t时刻产生的沼气总流量，分别表示t时刻沼气池直接供给制热及炊事的沼气流量；表示t时刻沼气储气装置供给沼气储气装置的沼气流量；B
c
(t)表示t时刻沼气供能所吸收的沼气总量；表示沼气储气装置向输气管道所输送的沼气量；
[0016]2)沼气储气装置输入和输出的沼气，在一个优化周期内的输入输出保持平衡，即：
[0017][0018]式中B
MS
(t)表示t时刻沼气储存装置剩余沼气量，和分别表示t时刻沼气储存装置的进气量和出气量，T表示一个调度周期内的时段数；
[0019]3)沼气燃气装置消耗的沼气。
[0020]进一步的，所述热负荷包括：
[0021]1)储热装置储存与释放的能量，其运行方式及约束条件模型为：
[0022][0023]式中：D
HS
(t)为t时刻储热装置的能量，单位为kW
·
；H
ch
(t)和H
dch
(t)分别为t时刻储热装置的储热、释热功率；Δt为时间间隔，取值为1h；T为设备运行周期，取值为24h；η
ch
和η
dch
表示储能装置的充、放电效率。
[0024]2)沼气燃气装置输出的热负荷，满足如下约束条件：
[0025][0026]式中：H
b
(t)与为t时刻燃气设备输出的热功率，单位为J；η
b
为产热效率；B
c
(t)为t
时刻机组输入的沼气量；为沼气中的甲烷体积分数，LVH
M
为甲烷燃烧的热值；
[0027]3)空气源热泵输出的热负荷，以满足农村住宅的冬季部分热负荷，其出力及功率约束如下：
[0028]Q
eph
(t)＝η
eph
P
ep
(t)，
[0029]式中：Q
eph
(t)为空气源热泵t时刻输出的热功率，kW；η
eph
为空气源热泵产热效率；P
ep
(t)为空气源热泵t时刻输入功率。
[0030]进一步的，所述冷负荷包括：空气源热泵输出的冷负荷，以满足农村住宅的夏季冷负荷，其出力及功率约束如下：
[0031]Q
epc
(t)＝η
epc
P
ep
(t)
[0032]式中：Q
epc
(t)分别为空气源热泵t时刻输出的冷功率，kW；η
epc
为空气源热泵的制冷效率；P
ep
(t)为空气源热泵t时刻输入功率，kW。
[0033]进一步的，所述电负荷包括：
[0034]1)屋顶光伏产生的电能；
[0035]2)空气源热泵消耗的电能；
[0036]3)电动汽车产生和消耗的电能；
[0037]4)与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及碳排放的农村住宅光
‑
沼储能综合能源系统两阶段鲁棒优化调度模型，其特征在于：其构建方法包括以下步骤：考虑农村家庭不同季节的用能差异性，构建集成光伏发电、沼气发酵供热供炊与能量储存的并网型农村住宅综合能源系统模型；构建沼气利用过程中的碳排放模型、光伏发电的减碳补偿模型与电网购电碳排放模型；考虑光伏发电以及电负荷的不确定性，建立两阶段鲁棒优化日前经济调度模型，基于列约束生成算法进行求解，输出最优方案。2.根据权利要求1所述的一种计及碳排放的农村住宅光
‑
沼储能综合能源系统两阶段鲁棒优化调度模型，其特征在于：所述并网型农村住宅综合能源系统模型包括：将农村住宅综合能源系统中的气负荷、热负荷、冷负荷和电负荷并入上级电网。3.根据权利要求2所述的一种计及碳排放的农村住宅光
‑
沼储能综合能源系统两阶段鲁棒优化调度模型，其特征在于：所述气负荷包括：1)沼气发酵装置产生的沼气，在设备运行过程中，沼气流量满足的约束为：式中B(t)为t时刻产生的沼气总流量，分别表示t时刻沼气池直接供给制热及炊事的沼气流量；表示t时刻沼气储气装置供给沼气储气装置的沼气流量；B
c
(t)表示t时刻沼气供能所吸收的沼气总量；表示沼气储气装置向输气管道所输送的沼气量；2)沼气储气装置输入和输出的沼气，在一个优化周期内的输入输出保持平衡，即：式中B
MS
(t)表示t时刻沼气储存装置剩余沼气量，和分别表示t时刻沼气储存装置的进气量和出气量，T表示一个调度周期内的时段数；3)沼气燃气装置消耗的沼气。4.根据权利要求2所述的一种计及碳排放的农村住宅光
‑
沼储能综合能源系统两阶段鲁棒优化调度模型，其特征在于：所述热负荷包括：1)储热装置储存与释放的能量，其运行方式及约束条件模型为：式中：D
HS
(t)为t时刻储热装置的能量，单位为kWh；H
ch
(t)和H
dch
(t)分别为t时刻储热装置的储热、释热功率；Δt为时间间隔，取值为1h；T为设备运行周期，取值为24h；η
ch
和η
dch
表示储能装置的充、放电效率；2)沼气燃气装置输出的热负荷，满足如下约束条件：
式中：H
b
(t)与为t时刻燃气设备输出的热功率，单位为J；η
b
为产热效率；B
c
(t)为t时刻机组输入的沼气量；为沼气中的甲烷体积分数，LVH
M
为甲烷燃烧的热值；3)空气源热泵输出的热负荷，以满足农村住宅的冬季部分热负荷，其出力及功率约束如下：Q
eph
(t)＝η
eph
P
ep
(t)，式中：Q
eph
(t)为空气源热泵t时刻输出的热功率，kW；η
eph
为空气源热泵产热效率；P
ep
(t)为空气源热泵t时刻输入功率。5.根据权利要求2所述的一种计及碳排放的农村住宅光
‑
沼储能综合能源系统两阶段鲁棒优化调度模型，其特征在于：所述冷负荷包括：空气源热泵输出的冷负荷，以满足农村住宅的夏季冷负荷，其出力及功率约束如下：Q
epc
(t)＝η
epc
P
ep
(t)，式中：Q
epc
(t)分别为空气源热泵t时刻输出的冷功率，kW；η
epc
为空气源热泵的制冷效率；P
ep
(t)为空气源热泵t时刻输入功率，kW。6.根据权利要求2所述的一种计及碳排放的农村住宅光
‑
沼储能综合能源系统两...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖承仟，张逸群，乔恺，张姝，贾子昊，张彦兵，季炎炎，赵宇丹，刘诗旭，赵云龙，朱芳直，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：