计及能源转换设备变工况特性的综合能源系统低碳经济调度方法技术方案

本发明专利技术涉及一种计及能源转换设备变工况特性的综合能源系统低碳经济调度方法，属于电力系统领域，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
计及能源转换设备变工况特性的综合能源系统低碳经济调度方法


[0001]本专利技术属于电力系统领域，涉及一种计及能源转换设备变工况特性的综合能源系统低碳经济调度方法
。

技术介绍

[0002]随着社会经济发展，全球能源利用模式与环境保护之间的关系日益严峻，碳排放问题备受关注，综合能源系统
(Integrated energy system
，
IES)
具有实现多能源系统耦合与协同控制异质能源用能结构的技术优势，为解决能源结构所显露的高能耗
、
低效率以及可再生能源消纳不足提供了可行途径，其优化调度已成为研究热点问题
。
[0003]IES
中异质能源种类繁多且相互耦合密切，能源转换设备作为各网络的耦合节点，其本身运行状态因实际工况的不同，具有明显的非线性特性，尤其是负载率的差异
。
因此，
IES
的模型变工况特性精度将直接影响实际系统的经济运行
。
在此背景之下，对
IES
能源转换设备的变工况特性进行分析，获取
IES
能源集线器变工况特性状态过程，实现
IES
能源转换设备实际运行效率的动态修正
。
[0004]在低碳电力系统背景下，有必要合理量化能源活动过程中的碳排放系数
。
将全生命周期分析
(life cycle assessment,LCA)
方法与碳配额交易机制相结合实现了
>IES
碳排放系数的量化分析，建立以低碳经济最优为目标的
IES
经济调度模型
。
可以有效提升
IES
调度方案的合理性，降低了系统运行成本以及碳排放量，有利于
IES
优化调度及低碳路径的实现
。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种计及能源转换设备变工况特性的综合能源系统低碳经济调度方法，以静态能源集线器为基础，结合
IES
能源转换设备的变工况特性，构建动态能源集线器变工况模型，并将
LCA
能源链分析法与碳配额交易机制结合
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种计及能源转换设备变工况特性的综合能源系统低碳经济调度方法，包括以下步骤：
[0008]S1
：将综合能源系统中的能源转换设备的变工况特性与静态能源集线器结合，构建综合能源系统动态能源集线器状态转移模型；
[0009]S2
：将全生命周期分析方法与碳配额交易机制相结合，构建综合能源系统碳交易模型；
[0010]S3
：基于所述综合能源系统动态能源集线器状态转移模型和所述综合能源系统碳交易模型，构建计及能源转换设备变工况特性的综合能源系统低碳经济调度模型，求解出计及能源转换设备变工况特性的低碳经济调度策略
。
[0011]进一步，所述综合能源系统中的能源转换设备包括热电联产机组
、
燃气锅炉
、
吸收
式制冷机
、
电制冷机，其中热电联产机组由燃气轮机
、
余热锅炉构成，综合能源系统中多储能设备包括蓄电机组
、
蓄热机组
。
[0012]进一步，步骤
S1
所述构建综合能源系统动态能源集线器状态转移模型，包括：
[0013]S11
：对综合能源系统中的能源转换设备的变工况特性建模，表示为：
[0014][0015][0016][0017][0018]式中：为
CHP
变工况电效率，为
CHP
变工况热电比，
η
GB
为
GB
变工况效率，
η
AC
为
AC
变工况效率；为
CHP
变工况电效率的拟合系数，为
CHP
变工况热电比的拟合系数，为
GB
变工况效率的拟合系数，
AC
变工况效率的拟合系数；
p
chp
为
CHP
的电负载率，
p
gb
为
GB
的负载率，
p
ac
为
AC
的负载率；
[0019]S12
：基于综合能源系统静态能源集线器模型，建立综合能源系统动态能源集线器状态转移模型：
[0020][0021]式中：
L
e
、L
g
、L
h
、L
c
为负荷需求；为能源输入功率；分别为
CHP
机组电能转换效率和
CHP
机组热电比；
η
GB
、
η
EC
、
η
AC
分别为
GB、EC、AC
的能源转换效率；分别为能源转换设备
CHP、GB、EC、AC
的输入功率；
Δ
S
e
、
Δ
S
g
、
Δ
S
h
、
Δ
S
c
分别为储能装置的调度功率；
[0022][0023]式中：为系统外购能源功率；
P
PV
、P
WT
分别为光伏发电
、
风力发电的供能功率；
[0024]S13
：将所述综合能源系统动态能源集线器状态转移模型简写为：
[0025]L
＝
P
in
+CP
tr
+S (7)
[0026]式中：
L
为能源负荷向量；
P
in
为能源注入向量；
C
为能源耦合关系矩阵；
P
tr
为能源耦
合向量；
S
为储能功率向量
。
[0027]进一步，步骤
S2
中所述综合能源系统碳交易模型为：
[0028][0029]式中：
f2数值的正负值代表碳排放额度的买进与卖出，前者为附加成本，后者为获取收益，为单位碳成本，
K
1,i
为设备
i
实际运行时二氧化碳的总排放量；
K
2,i
为给定对象
i
设备的碳排放额度；
[0030]通过公式
(9)
对碳排放系数进行计量表征：
[0031]K
1,i
＝
K
1,pi
+K
1,本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种计及能源转换设备变工况特性的综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1
：将综合能源系统中的能源转换设备的变工况特性与静态能源集线器结合，构建综合能源系统动态能源集线器状态转移模型；
S2
：将全生命周期分析方法与碳配额交易机制相结合，构建综合能源系统碳交易模型；
S3
：基于所述综合能源系统动态能源集线器状态转移模型和所述综合能源系统碳交易模型，构建计及能源转换设备变工况特性的综合能源系统低碳经济调度模型，求解出计及能源转换设备变工况特性的低碳经济调度策略
。2.
根据权利要求1所述的计及能源转换设备变工况特性的综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于：所述综合能源系统中的能源转换设备包括热电联产机组
、
燃气锅炉
、
吸收式制冷机
、
电制冷机，其中热电联产机组由燃气轮机
、
余热锅炉构成，综合能源系统中多储能设备包括蓄电机组
、
蓄热机组
。3.
根据权利要求1所述的计及能源转换设备变工况特性的综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于：步骤
S1
所述构建综合能源系统动态能源集线器状态转移模型，包括：
S11
：对综合能源系统中的能源转换设备的变工况特性建模，表示为：：对综合能源系统中的能源转换设备的变工况特性建模，表示为：：对综合能源系统中的能源转换设备的变工况特性建模，表示为：：对综合能源系统中的能源转换设备的变工况特性建模，表示为：式中：为
CHP
变工况电效率，为
CHP
变工况热电比，
η
GB
为
GB
变工况效率，
η
AC
为
AC
变工况效率；为
CHP
变工况电效率的拟合系数，为
CHP
变工况热电比的拟合系数，为
GB
变工况效率的拟合系数，
AC
变工况效率的拟合系数；
p
chp
为
CHP
的电负载率，
p
gb
为
GB
的负载率，
p
ac
为
AC
的负载率；
S12
：基于综合能源系统静态能源集线器模型，建立综合能源系统动态能源集线器状态转移模型：式中：
L
e
、L
g
、L
h
、L
c
为负荷需求；为能源输入功率；分别为
CHP
机组电能转换效率和
CHP
机组热电比；
η
GB
、
η
EC
、
η
AC
分别为
GB、EC、AC
的能源转换效率；
分别为能源转换设备
CHP、GB、EC、AC
的输入功率；
Δ
S
e
、
Δ
S
g
、
Δ
S
h
、
Δ
S
c
分别为储能装置的调度功率；式中：为系统外购能源功率；
P
PV
、P
WT
分别为光伏发电
、
风力发电的供能功率；
S13
：将所述综合能源系统动态能源集线器状态转移模型简写为：
L
＝
P
in
+CP
tr
+S
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
式中：
L
为能源负荷向量；
P
in
为能源注入向量；
C
为能源耦合关系矩阵；
P
tr
为能源耦合向量；
S
为储能功率向量
。4.
根据权利要求1所述的计及能源转换设备变工况特性的综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于：步骤
S2
中所述综合能源系统碳交易模型为：式中：
f2数值的正负值代表碳排放额度的买进与卖出，前者为附加成本，后者为获取收益，为单位碳成本，
K
1,i
为设备
i
实际运行时二氧化碳的总排放量；
K
2,i
为给定对象
i
设备的碳排放额度；通过公式
(9)
对碳排放系数进行计量表征：
K
1,i
＝
K
1,pi
+K
1,ti
+K
1,gi
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
式中：
K
1,i
表示能源设备
i
相应能源种类的能源链碳排放系数总量；
K
1,pi
为能源设备
i
相应能源种类生产环节的碳排放系数总量；
K
1,ti
为能源设备
i
相应能源种类存储环节的碳排放系数总量；
K
1,gi
为能源设备

【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，石珂可，蒋东荣，贾勇，胡姚刚，彭海龙，喻潇，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：