一种基于碳排放激励方案的综合能源系统最优碳调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于碳排放激励方案的综合能源系统最优碳调度方法，首先，提出了一种基于发电机组碳排放量制定激励的方案，即对燃煤机组单位发电量征收额外碳排放费用，对燃气机组单位发电量给予碳排放补贴；其次，建立基于碳排放激励方案的综合能源系统双层优化调度模型，其中，上层为碳排放监管机构的运行模型，下层为日前独立的天然气系统运行与电力系统运行模型；然后，利用原始和对偶约束的规划方法将综合能源系统双层优化调度模型转换为最优条件问题进行求解。本发明专利技术能够有效降低系统碳排放同时缓解高气价对电价的影响，有望为电力和天然气部门最优调度决策提供技术参考。考。考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳排放激励方案的综合能源系统最优碳调度方法


[0001]本专利技术涉及综合能源系统最优碳调度
，特别是一种基于碳排放激励方案的综合能源系统最优碳调度方法。

技术介绍

[0002]高比例新能源并网是实现能源最优化转型的重要举措，然而新能源的投资成本相对较高，新能源发电的间歇性也对能源供应系统安全运行造成极大影响。鉴于上述背景，天然气有望成为能源系统脱碳的重要过渡燃料。与其他化石燃料(煤和石油)相比，天然气的碳排放量相对较低。目前，已将天然气定义为气候友好型绿色能源。此外，将新能源制备的氢气注入天然气网络的技术有助于实现天然气的最优化。然而近年来，高昂的天然气价格严重阻碍了天然气的发电比例并造成边际定价市场的批发电价上升。为解决这一问题，目前的相关研究主要对天然气发电商提供的报价实施了价格上限，对低成本发电的煤/石油等发电商征收电税。然而，这些调度方法会对短期电力系统运行效率和长期发电投资造成负面影响。环境税和碳排放许可机制有助于提高最优排天然气发电的比例，但由于计入环境成本会增加边际发电成本，因此通常会导致电价上涨。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳排放激励方案的综合能源系统最优碳调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、获取综合能源系统运行参数，所述运行参数包括发电机组、输电线路、天然气运营商、天然气运输管道、管道压缩机的参数信息；步骤2、获取电负荷、气负荷及风光出力的场景信息；步骤3、针对获取的综合能源系统运行参数、负荷及风光出力的场景信息，建立基于碳排放激励方案的综合能源系统双层优化调度模型，其中，上层为碳排放监管机构的运行模型，下层为日前独立的天然气系统运行与电力系统运行模型；步骤4、针对步骤3的综合能源系统双层优化调度模型，利用原始和对偶约束的规划方法将下层运行模型转化为最优条件问题进行求解，获得基于碳排放激励方案的综合能源系统最优碳调度方法。2.根据权利要求1所述的一种基于碳排放激励方案的综合能源系统最优碳调度方法，其特征在于，步骤3中，上层的碳排放监管机构的运行模型是以综合能源系统总的碳排放量最小为目标函数，包含发电机组的额外碳排放费用和补贴约束；1)目标函数式中，σ
t
表示运行场景t的权重；下标v表示发电机组；Δ
R
表示燃煤机组集合；Δ
G
表示燃气机组集合；表示发电机组v的碳排放速率E
G
；表示运行场景t时发电机组v的有功出力P
G
；2)发电机组的额外碳排放费用和补贴约束2)发电机组的额外碳排放费用和补贴约束式中，表示燃煤机组单位发电量的额外碳排放费用；表示燃气机组单位发电量的补贴；γ表示燃煤机组额外碳排放费用系数；表示燃煤机组的发电成本系数。3.根据权利要求2所述的一种基于碳排放激励方案的综合能源系统最优碳调度方法，其特征在于，步骤3中，下层日前独立的天然气系统运行模型是以天然气系统利润最大为目标函数，计及节点流量平衡约束、气负荷和天然气供应商出力上下限约束、压缩机运行约束、节点压力约束等天然气系统运行约束；1)目标函数式中，下标e表示气负荷；下标w表示天然气供应商；表示运行场景t时气负荷e的售气价格C
L
；表示运行场景t时气负荷e的实际吸收流量F
L
；表示运行场景t时天然气供应商w的供气成本系数；表示运行场景t时天然气供应商w的供气流量F
S
；2)天然气系统运行约束
式中：下标c表示压缩机；下标m与n表示天然气节点；为与天然气节点m相连接的天然气供应商集合；为与天然气节点m相连接的气负荷集合；为与天然气节点m相连接的燃气轮机组集合；为与天然气节点m相连接的压缩机集合；为与天然气节点m相连接的天然气节点集合；η
v
表示发电机组v的转换效率；θ
c
为压缩机c消耗的气体流量占输送流量的百分比；为运行场景t时流过压缩机c的天然气流量F
C
；F
mn,t
为运行场景t时管道m
‑
n首端的天然气流量；u
m,t
表示运行场景t时天然气节点m的流量平衡方程的对偶变量；表示运行场景t时气负荷e的消耗流量上限F
L,max
；和表示运行场景t时气负荷e的实际吸收流量上下限约束的对偶变量；表示天然气供应商w的供气能力F
S,max
；和表示运行场景t时天然气供应商w的供气流量上下限约束的对偶变量；表示压缩机c的输送能力F
C,max
；和表示运行场景t时流过压缩机c的天然气流量上下限约束的对偶变量；与分别表示运行场景t时压缩机c入口和出口压力值；与分别为压缩机c压缩比上下限；和表示运行场景t时压缩机c出口压力值和入口压力值比值的上下限约束的对偶变量；π
m,t
为运行场景t时天然气节点m的压力平方；π
n,t
为运行场景t时天然气节点n的压力平方；与分别为天然气节点m的压力平方上下限；和表示运行场景t时天然气节点m的压力平方上下限约束的对偶变量；表示运行场景t时管道m
‑
n首端的天然气流量下限约束的对偶变量；表示天然气管道集合；C
mn
表示管道m
‑
n的weymouth常数；和表示运行场景t时管道m
‑
n的赋值变量；和分别表示式(A
‑
12)、(A
‑
13)和(A
‑
14)的对偶变量；式(A
‑
5)为天然气节点流量平衡方程；式(A
‑
6)为气负荷实际吸收流量的上下限约束；式(A
‑
7)为天然气运营商产能限制约束；
式(A
‑
8)为压缩机输送能力约束；式(A
‑
9)为压缩机压缩比限制；式(A
‑
10)为天然气节点压力限制；式(A
‑
11)固定管道内天然气的流动方向；式(A
‑
12)
‑
(A<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜，张景淳，卫志农，孙国强，臧海祥，周亦洲，黄蔓云，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：