[发明专利]一种基于碳排放流的多能源系统协同低碳规划方法

说明书

本发明公开了属于电力系统优化分析技术领域的一种基于碳排放流的多能源系统协同低碳规划方法。所述方法包括：对碳排放总量限值进行初始分配；采用区域级多能源系统模型优化区域级多能源系统的最优配置；采用跨区级多能源系统模型优化跨区级多能源系统中的输电线路、天然气管道以及电源点；求解多能源系统碳排放流分布确定各区域级多能源系统的碳排放量，对比各区域碳排放总量限值以及区域级多能源系统的计算碳排放量，对各区域碳排放总量限值进行调整，并重新进行规划，通过迭代实现多能源系统的协同低碳规划。本发明通过对整体碳排放总量限值合理分配，得到整体最优的多能源系统协同低碳规划方法，为能源系统的低碳化规划奠定良好的基础。

技术领域

本发明属于电力系统优化分析技术领域，尤其涉及一种基于碳排放流的多能源系统协同低碳规划方法。

背景技术

随着能源问题与气候变化问题日益凸出，实现低碳发展、减少化石能源的过度消耗逐渐成为人类社会的共同目标。低碳发展的核心是技术创新、制度创新和发展观的改变，这将涉及生产模式、生活方式、价值观念的重新调整，与国家权益密切相关。多能源系统通过将电力、热力、天然气等多种形式的能源在不同时空环节相互耦合，实现了不同能源系统的协同效应，可提升能源的整体利用效率，提高可再生能源的消纳能力，有效降低碳排放，从而具备显著的低碳效益。从空间维度上，可以将多能源系统分成跨区级多能源系统和区域级多能源系统两类。跨区级多能源系统主要包括输电网和输气网，实现能源的大规模传输；区域级多能源系统是指各类能源在相对较小的空间范围内相互耦合而形成的有机整体，如园区级能源系统等。

目前多能源系统的规划问题中大多以经济最优作为目标函数，考虑常规的能源网络方程约束，较少考虑碳排放的限制，没有充分发挥多能源系统的低碳减排效益，也无法区分不同区域多能源系统的碳排放责任。在低碳发展目标下，多能源系统的规划模式将发生显著改变。在低碳发展目标下，多能源系统的规划模式将发生显著改变。碳排放总量控制目标的引入将同时改变跨区级多能源系统和区域级多能源系统的规划结果。与现有技术中的单一能源系统相比，多能源系统的低碳规划需要统筹考虑多种能源形式、多个能源网络。多能源系统的低碳规划，需要综合考虑不同的能源形式以及不同的区域能源系统，通过合理分摊碳排放责任，实现多能源系统的联合规划。在当前气候变化问题日益严峻的背景下，研究面向低碳的多能源系统规划问题具有十分重要的现实意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于碳排放流的多能源系统协同低碳规划方法，其特征在于，所述方法将包含电、热、气的多能源系统划分为上层跨区级多能源系统和下层区域级多能源系统，采用电网和天然气网的网络方程对上层跨区级多能源系统进行规划建模，采用能量枢纽对下层区域级多能源系统进行规划建模，分别得到上层跨区级多能源系统规划模型和下层区域级多能源系统规划模型，并采用碳排放流计算方法求解模型，将整体碳排放总量在各区域级多能源系统之间进行分配，实现跨区级多能源系统与区域级多能源系统之间的协同规划，具体包括以下步骤：

1)根据设定的整体碳排放总量目标，将多能源系统整体碳排放总量限值在各区域级多能源系统之间进行初始分配；

2)以区域级多能源系统的碳排放总量限值为边界条件，采用下层区域级多能源系统规划模型，优化区域级多能源系统各能量转换元件的最优配置；

3)根据步骤2)得到的各区域级多能源系统的输入能源需求，采用上层跨区级多能源系统规划模型，优化跨区级多能源系统中的输电线路、输气管道以及可再生能源发电机组的投资决策；

4)根据步骤2)和步骤3)的规划结果，采用碳排放流计算方法求解得到多能源系统的碳排放流分布，确定各区域级多能源系统的碳排放量；通过对比各区域碳排放总量限值以及区域级多能源系统的计算碳排放量，对各区域碳排放总量限值进行调整；

5)重新进行区域级多能源系统规划以及跨区级多能源系统规划，利用上下层多能源系统规划模型相互迭代的计算方法，实现多能源系统的协同低碳规划。

所述步骤1)具体包括：