【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及综合能源系统规划，尤其是一种基于cvar的含碳交易机制的综合能源系统多目标规划方法。
技术介绍
1、能源是人类赖以生存和发展的基础，因此提高能源利用效率、加强可再生能源的综合利用，成为能源利用、能源紧缺与环境保护之间矛盾的必然选择。如何在保证经济性和可靠性的同时，降低综合能源系统的碳排量成为转型发展中亟待解决的问题之一。此外，由于近年来碳交易市场的兴起，国内减排工作不断深入，综合能源系统的规划和碳交易机制的结合成为热点。区域级综合能源系统有着资源禀赋丰富、可调度空间较大的特点，如何进行电-碳市场联动的区域级综合能源系统的规划是一项重大议题。
2、目前，国内外针对综合能源规划问题已有一定的研究。一些早期的研究以经济性指标为目标函数对综合能源系统进行建模，没有考虑到低碳性和碳交易机制。一些研究在综合能源系统中引入了电解槽和储氢罐，将多余的电能转换为氢气储存起来，虽然氢储能在绿色清洁以及能量密度等方面有较大优势，但由于其成本较高，目前还难以大规模普及。一些研究考虑通过在燃煤机组中加装碳捕集装置来降低碳排放量，但是在以热电联产机组为核心的综合能源系统中，chp机组排放的co2浓度较低，加装碳捕集设备成本大，收益较低。
3、虽然目前对于综合能源系统规划领域的研究已取得一定的成果。但是，当前研究尚存在一些不足之处，即需考虑碳交易机制对能源站规划的影响，以达到在减碳的同时兼顾系统经济性、可靠性的目标。
4、综上所述，如何提出一种含碳交易机制的综合能源系统规划方法来实现对于区域经济成本及低碳性的
技术实现思路
1、为解决综合能源系统规划成本高的问题，本专利技术的目的在于提供一种能够更好地降低实际运行成本，同时减少二氧化碳排放量的基于cvar的含碳交易机制的综合能源系统多目标规划方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于cvar的含碳交易机制的综合能源系统多目标规划方法，该方法包括下列顺序的步骤：
3、(1)建立基于cvar的碳价不确定性模型，计算考虑不确定性后的碳交易成本；
4、(2)基于考虑不确定性后的碳交易成本，建立计及碳交易机制的综合能源系统设备配置模型，所述计及碳交易机制的综合能源系统设备配置模型由上层规划模型和下层运行模型组成；
5、(3)对计及碳交易机制的综合能源系统设备配置模型进行求解，得到最优规划配置方案。
6、所述步骤(1)具体是指：使用条件风险价值法求取价格不确定性的碳交易成本碳交易成本不大于阈值w的分布函数g(ξ，q)为：
7、
8、式中，y(ξ)是碳价预测误差的概率密度函数，p为碳交易成本小于等于阈值w的概率，ξ为随机变量，为碳交易成本；
9、设置信水平为β，则碳交易成本的风险价值即var值为：
10、
11、式中，r为实数集；
12、则在置信水平β下，损失超过var值的期望值即cvar值为：
13、
14、式中，为损失超过var值的期望值，z为辅助变量，e为数学期望；
15、为求解随机变量ξ，使用蒙特卡洛法抽样抽取n个样本ξn，并引入辅助变量γn进行松弛，n＝1，2，…，n，则碳交易成本的cvar值线性化为：
16、
17、
18、式中，n为样本数，为碳交易成本的cvar值的线性化值；
19、公式(4)为基于cvar的碳价不确定性模型；
20、碳交易成本的计算方法如下：
21、根据综合能源系统提供的负荷及设备出力情况计算各设备的碳排放配额公式如下：
22、
23、式中，qgt为燃气轮机生产的热能，pgt为燃气轮机生产的电能，pgb为燃气锅炉生产的电量，pelcdown是向电网购买的电量，ηgt为燃气轮机的热电转化比率，λgt、λgb、λdown均为比例系数，t为运行周期；
24、根据购电、设备出力确定综合能源系统的实际碳排放量fsum：
25、
26、式中，θgas是天然气排放因子，表示单位体积的天然气燃烧排放的二氧化碳的质量；θelc是电力等效排放因子，表示平均每消耗1单位的电能，等效产生的二氧化碳量；为t时刻燃气轮机消耗的天然气量，为t时刻锅炉消耗的天然气量，是t时刻向上级电网购电量，是t时刻向上级电网售电量，sup、sdown均为表示能源站与上级电网关系的参数；
27、根据综合能源系统的碳排放配额和实际碳排放量fsum，计算得到碳交易额度fbuy：
28、
29、根据碳交易额度fbuy计算总的碳交易成本公式如下：
30、
31、式中，m为碳交易基价，x为碳排放量的划分区间，q为价格增长率。
32、所述步骤(2)具体是指：上层规划模型由经济目标函数、环境目标函数和上层规划约束条件组成；
33、所述经济目标函数为：
34、
35、式中，f1是总成本，c1是初始投资的设备成本，c2是运行成本，c3是设备的残值，r为贴现率，k为使用寿命；
36、初始投资的设备成本c1包括光伏设备的投资成本、储能设备的投资成本、热电联产机组的投资成本和地源热泵的投资成本：
37、
38、式中，n1是设备的数目，是第n个设备的初始投资；
39、光伏设备的投资成本clig为：
40、
41、式中，npv为光伏设备的总数，是第n台光伏设备的额定功率，cr是光伏补贴金额，mlig为单位成本系数，即单位容量光伏设备的价格；
42、热电联产机组的投资成本为：
43、
44、式中，pgtn为所选燃气轮机的额定功率，α1、β1、α2、β2均为待定参数，pgt0为公式(13)所示的分段函数的分界点；
45、储能设备、地源热泵的投资成本为：
46、cn＝mnsn (14)
47、式中，cn是设备n的初始投资，mn是设备n单位容量的成本，sn是所选设备n的容量；
48、所述运行成本c2包括能耗成本、维护成本与碳交易成本，最后再扣除售电收益，由于碳价具有不确定性，因此考虑不确定性后的运行成本c2为：
49、
50、式中，cpow是能耗成本，cop是维护成本，是碳交易成本，cre是售电收益；
51、设备的残值c3是指供能系统内设备的折旧费用，按原投资成本的固定百分比计算：
52、
53、所述环境目标函数即实际碳排放量fsum为：
54、
55、式中，θgas是天然气排放因子，表示单位体积的天然气燃烧排放的二氧化碳的质量；θelc是电力等效排放因子，表示平均每消耗1单位的电能，等效产生的二氧化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于CVaR的含碳交易机制的综合能源系统多目标规划方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：
2.根据权利要求1所述的基于CVaR的含碳交易机制的综合能源系统多目标规划方法，其特征在于：所述步骤(1)具体是指：使用条件风险价值法求取价格不确定性的碳交易成本碳交易成本不大于阈值w的分布函数G(ξ,Q)为：
3.根据权利要求1所述的基于CVaR的含碳交易机制的综合能源系统多目标规划方法，其特征在于：所述步骤(2)具体是指：上层规划模型由经济目标函数、环境目标函数和上层规划约束条件组成；
4.根据权利要求1所述的基于CVaR的含碳交易机制的综合能源系统多目标规划方法，其特征在于：所述步骤(3)具体是指：采用非劣分类遗传算法NSGA-Ⅱ算法求解上层规划模型，得到多组容量配置方案；采用求解器求解下层运行模型，得到多组容量配置方案下的最优运行工况；上层规划模型的规划结果作为下层运行模型的输入参数，下层运行模型的运行结果及时反馈到上层规划模型，促使上层规划层型重新寻找最优规划方案，并不断循环，得到最优规划配置方案。
【技术特征摘要】
1.一种基于cvar的含碳交易机制的综合能源系统多目标规划方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：
2.根据权利要求1所述的基于cvar的含碳交易机制的综合能源系统多目标规划方法，其特征在于：所述步骤(1)具体是指：使用条件风险价值法求取价格不确定性的碳交易成本碳交易成本不大于阈值w的分布函数g(ξ,q)为：
3.根据权利要求1所述的基于cvar的含碳交易机制的综合能源系统多目标规划方法，其特征在于：所述步骤(2)具体是指：上层规划模型由经济目标函...
【专利技术属性】
技术研发人员：张理，王宝，宋竹萌，贾健雄，杨敏，叶钰童，邵筱宇，杨娜，刘丽，马燕如，吕龙彪，黄霞，赵凤雅，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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