一种计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法及系统技术方案

本发明专利技术属于能源技术领域，公开了一种计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法包括，构建虚拟电厂热电联合模型；基于阶梯式碳交易机制，计算碳排放成本；构建计及用户需求响应的虚拟电厂热电联合优化模型。本发明专利技术综合考虑了源

【技术实现步骤摘要】
一种计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法及系统


[0001]本专利技术属于能源
，尤其涉及计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法。

技术介绍

[0002]虚拟电厂作为一种将源
‑
网
‑
荷
‑
储等各类能源有机结合的互动商业模式，能够有效的打破地域限制发挥多种能源优势互补，是建设新型电力系统的中坚力量。通常虚拟电厂热电联合优化调度都是以热电厂为基础通过各类耦合设备实现热电联产，为综合衡量虚拟电厂热电联合优化仍存在许多不足，分别从安全性、经济性以及环保性三个角度分析。从安全经济角度考虑，热电联产机组特有的“以热定电”的工作模式导致热出力一定时，电出力的可调范围有限极大的限制了虚拟电厂的灵活调节能力，当电、热负荷在时空上存在较大差异时将会出现一定程度的弃风弃光现象。从环保角度考虑，热电厂发电供热循环过程中将会产生大量的碳排放，但现有的碳排放主要通过给热电厂加装碳捕集设备多碳排放进行捕集与封存。但碳捕集设备运行过程中需要大量的碳捕集能耗，这些碳捕集能耗会降低热电厂的净出力，加剧虚拟电厂调峰难度。
[0003]鉴于上述缺点，各组件之间在物理层面通过配电网以及热力管道连接，通过虚拟电厂协调控制中心进行信息交流，在交易层包括电力交易、天然气交易以及碳排放权交易。在负荷模块将负荷分为固定负荷和柔性负荷，柔性负荷可进一步分为可中断负荷和可转移负荷并通过需求响应参与交易。为提高柔性负荷参与需求响应的积极性，针对不同类型的柔性负荷设立了不同的经济激励，并通过分时电价进一步促进负荷参与需求响应的积极性。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，提供了一种计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化，综合考虑了源
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荷
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储等多类资源，参与了电、气、碳等多类市场，丰富了虚拟电厂的内部模型及其商业模式；设立了四个场景从安全、经济和环保三个角度分析需求响应对虚拟电厂热电联合优化运行的影响。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案，一种计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法，包括：
[0008]构建虚拟电厂热电联合模型；基于阶梯式碳交易机制，计算碳排放成本；构建计及用户需求响应的虚拟电厂热电联合优化模型。
[0009]作为本专利技术所述的计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法的一种优选方案，
其中：所述虚拟电厂热电联合模型包括可再生能源、燃气锅炉、热电联产机组、碳捕集设备、负荷侧需求响应模型以及储能；
[0010]所述可再生能源包括可再生能源出力模型分为供给负荷、碳捕集设备以及弃风弃光表示为：
[0011][0012]其中，可再生能源功率一部分流入碳捕集设备另一部分流向负荷，碳捕集设备表示为：
[0013][0014]其中，为可再生能源，为碳捕集设备，为可再生能源向负荷供给的电能，为弃风弃光部分，和分别为t时刻热电联产机组和可再生能源流向碳捕集设备的电耗，为t时刻碳捕集设备的碳捕集电耗，分别为t时刻碳捕集设备的运行电耗和固定电耗，为碳捕集设备在t时刻碳捕集量，m
c
为捕集单位CO2电耗。
[0015]作为本专利技术所述的计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法的一种优选方案，其中：所述热电联产机组包括耦合燃气轮机联合循环和余热锅炉实现虚拟电厂热电联合供能；
[0016]所述耦合燃气轮机联合循环包括燃烧天然气进行发电表示为：
[0017][0018]所述余热锅炉包括运行过程中产生热能进一步缓解热电联产机组供热压力表示为：
[0019][0020]其中，CHP为热电联产机组，GT热电联产机组，WHB余热锅炉，为输入GT机组的天然气，分别为GT机组输出的电、热功率，η
gt,e
为GT机组将天然气转换为的电的效率，η
e
为联合循环中热量转换为电的效率，η
gt,h1
、η
gt,h2
为GT机组将天然气转换为热的效率，
分别用于联合循环发电和余热锅炉产热，η
whb
为余热锅炉的热损耗，分别为热电联产机组输出的电、热功率，G
gt,min
、G
gt,max
为热电联产机组的运行区间，ΔG
gt,min
、ΔG
gt,max
为热电联产机组的爬坡区间，η
gb
为余热锅炉将天然气转换为热功率的效率，为t时刻输入余热锅炉的天然气，为t时刻余热锅炉的供热量，G
gb,min
、G
gb,max
为余热锅炉的运行约束，ΔG
gb,min
、ΔG
gb,max
为余热锅炉的爬坡约束。
[0021]作为本专利技术所述的计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法的一种优选方案，其中：所述负荷侧需求响应模型包括固定负荷和柔性负荷，且柔性负荷分为可中断负荷和可平移负荷表示为：
[0022][0023]其中，为t时刻总的电负荷，分别表示t时刻的固定负荷、可中断负荷以及可转移负荷，为t时段的第i个可中断负荷以及可平移负荷，为t时刻可中断负荷上限，为t时刻可转移负荷的需求响应区间。
[0024]作为本专利技术所述的计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法的一种优选方案，其中：所述碳排放成本包括碳排放权配额分配模型表示为：
[0025][0026]其中，为虚拟电厂无偿分配所得碳排放权配额，k
h
和k
e,h
分别为生产单位热功率所得碳排放权配额以及虚拟电厂内部电热转换参数。
[0027]作为本专利技术所述的计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法的一种优选方案，其中：所述阶梯式碳交易机制包括采用阶梯式碳交易机制将虚拟电厂碳排放分为多个区间表示为：
[0028][0029]其中，为阶梯式碳交易成本，λ为碳交易基础价格，l为碳排放量区间长度，α为价格增长幅度，为t时刻虚拟电厂参与的碳交易量。
[0030]作为本专利技术所述的计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法的一种优选方案，其中：所述优化模型包括目标函数表示为：
[0031][0032][0033]其中，分别为t时刻购买天然气和电的量，和分别为t时刻的天然气价格和电价，δ
RG
表示可再生能源电源单位弃风弃光功率惩罚成本，表示t时刻可再生能源电源弃风弃光功率，δ
m
、δ
c
分别表示可转移负荷
[0034]和可中断负荷参与需求响应的单位补偿系数，s表示VPP内设备类型，k
s
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法，其特征在于：包括，构建虚拟电厂热电联合模型；基于阶梯式碳交易机制，计算碳排放成本；构建计及用户需求响应的虚拟电厂热电联合优化模型。2.如权利要求1所述的一种计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法，其特征在于：所述虚拟电厂热电联合模型包括可再生能源、燃气锅炉、热电联产机组、碳捕集设备、负荷侧需求响应模型以及储能；所述可再生能源包括可再生能源出力模型分为供给负荷、碳捕集设备以及弃风弃光表示为：其中，可再生能源功率一部分流入碳捕集设备另一部分流向负荷，碳捕集设备表示为：其中，为可再生能源，为碳捕集设备，为可再生能源向负荷供给的电能，为弃风弃光部分，和分别为t时刻热电联产机组和可再生能源流向碳捕集设备的电耗，为t时刻碳捕集设备的碳捕集电耗，分别为t时刻碳捕集设备的运行电耗和固定电耗，为碳捕集设备在t时刻碳捕集量，m
c
为捕集单位CO2电耗。3.如权利要求2所述的一种计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法，其特征在于：所述热电联产机组包括耦合燃气轮机联合循环和余热锅炉实现虚拟电厂热电联合供能；所述耦合燃气轮机联合循环包括燃烧天然气进行发电表示为：所述余热锅炉包括运行过程中产生热能进一步缓解热电联产机组供热压力表示为：其中，CHP为热电联产机组，GT热电联产机组，WHB余热锅炉，为输入GT机组的天然
气，分别为GT机组输出的电、热功率，η
gt,e
为GT机组将天然气转换为的电的效率，η
e
为联合循环中热量转换为电的效率，η
gt,h1
、η
gt,h2
为GT机组将天然气转换为热的效率，分别用于联合循环发电和余热锅炉产热，η
whb
为余热锅炉的热损耗，分别为热电联产机组输出的电、热功率，G
gt,min
、G
gt,max
为热电联产机组的运行区间，ΔG
gt,min
、ΔG
gt,max
为热电联产机组的爬坡区间，η
gb
为余热锅炉将天然气转换为热功率的效率，为t时刻输入余热锅炉的天然气，为t时刻余热锅炉的供热量，G
gb,min
、G
gb,max
为余热锅炉的运行约束，ΔG
gb,min
、ΔG
gb,max
为余热锅炉的爬坡约束。4.如权利要求3所述的一种计及需求响应的虚拟电厂热电联合优化方法，其特征在于：所述负荷侧需求响应模型包括固定负荷和柔性负荷，且柔性负荷分为可中断负荷和可平移负荷表示为：其中，为t时刻总的电负荷，分别表示t时刻的固定负荷、可中断负荷以及可转移负荷，为t时段的第i个可中断负荷以及可平移负荷，为t时刻可中断负荷上限，为t时刻可转移负...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆生，李震，张彦，朱永清，陈巨龙，张裕，张兆丰，杨婕睿，尹佳，杨剑峰，罗宁，胡江，张鹏城，秦柯，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：