[发明专利]计及沼气发电与新能源消纳机制的配网电力资源优化分配方法

权利要求书

1.一种计及沼气发电与新能源消纳机制的配网电力交易规划方法，其特征在于，包括：

步骤1)根据规模化沼气工程的发酵条件，构建微生物发酵动力学模型，并通过微生物发酵动力学模型测算规模化沼气工程在发酵时期的沼气产率；

步骤2)对规模化沼气工程的类电池特性进行建模，得到规模化沼气工程的类电池特性模型，并通过类电池特性模型测算新能源消纳能力；

步骤3)以电量销售收入与运行成本之差的利润最大化为目标函数，构建电力交易双层优化模型，其中：电力交易双层优化模型的上层模型基于配电网运营商进行构建，下层模型基于需求响应负荷供应商进行构建；

步骤4)通过电力交易双层优化模型对计及沼气发电与新能源消纳机制的配网电力交易进行规划；

所述的微生物发酵动力学模型包括：其中：为中温发酵或低温发酵时t时刻的微生物最大生长率，G_t为时刻t时规模化沼气工程的沼气产率，B₀为生物甲烷势，即厌氧过程中有多少有机物可以被降解，S₀为投入厌氧池AD的生物质原料中的挥发性固体含量，即含固率，V_AD为规模化沼气工程中的厌氧池容积，K^d为微生物发酵动力学参数，与微生物发酵速率和稳定性有关，HRT为水力滞留时间，即微生物发酵完成三个阶段的平均反应时间，α₁₁，α₂₁，α₂₂，α₁₂，β₁₁，β₁₃是微生物发酵系数，与生物质原料类型、发酵类型有关，T₀、T₁、T₂分别对应微生物发酵三个阶段对应的温度；

所述的规模化沼气工程的类电池特性模型，根据厌氧池内发酵温度约束，构建产气约束模型；根据储气罐的进气速率与出气速度约束，构建储气约束模型；根据热电联产机组的机组速率约束，构建用气约束模型；基于产气约束模型、储气约束模型、用气约束模型，得到规模化沼气工程的类电池特性模型；

所述的产气约束模型包括：其中：为在预设时间Δt内加热厌氧池内发酵基液的总热量，为时刻t时电加热设备的输出功率，为时刻t时热电联产机组CHP的热功率，η_e为电加热设备的转化效率，P_t^grid为时刻t时电加热设备的热功率，为厌氧池在预设时间Δt内的总热量，K^dis为厌氧池的池壁的导热系数，A_air-AD为厌氧池的池壁面积，T_t为时刻t时的发酵温度，T_t^air为时刻t时的环境温度，c_AD和ρ_AD为厌氧池内发酵基液的比热容和密度；

所述的储气约束模型包括：其中：为可再生能源在时刻t时的储气状态，为热电联产机组额定最大进气速率，η_BES为可再生能源充放气效率，为热电联产机组在时刻t时的进气速率；

所述的用气约束模型包括：其中：P_t^CHP为热电联产机组的有功功率，η_con为热电联产机组的能量转换效率，y_tn为辅助变量，将热电联产机组的运行状态约束在其可行域内，H^up和H^down分别为热电联产机组的热功率爬坡的上限和下限，P^up和P^down分别为热电联产机组电功率爬坡的上限和下限，通过产气，储气和用气过程，规模化沼气工程通过电加热设备吸收配电网中多余的电能，通过微生物发酵产生更多易储存的沼气，在配电网供电不足时通过热电联产机组转化为电能，通过规模化沼气工程类电池特性提高配电网可再生能源的就地消纳率，即光伏预测出力功率与实际上网功率之差比上光伏预测出力功率，从而影响配电网的电力市场交易；

所述的电力交易双层优化模型包括：min(-(R^D-R^Agg-R^RT-R^RES-R^loss))，R^loss＝∑_t∑_i,j∈l∈SLI_ijtR_ij，其中：R^D和C^D分别为配电网运营商向区域内各节点负荷售电的日总收入和售电单价，R^Agg和分别为配电网运营商向需求响应负荷供应商的购买补偿系统功率缺额的总购电成本和与第a个需求响应负荷供应商的购电成交单价，为需求响应负荷供应商聚合的负荷削减有功功率，R^RT和分别为配电网运营商向输电侧主网购电的总购电成本和时刻t时的主网电力市场实时节点边际电价，R^RES为配电网运营商向光伏电场PV和规模化沼气工程购电的总成本，和分别为时刻t时向第p个光伏电场和第g座规模化沼气工程购电电量，R^loss为网损成本，R^Pen为配电网反向潮流馈入主网的惩罚成本，I_ijt为节点i到节点j的电流均方值，R_ij为节点i，j之间的电力线路电阻值，SL为配电网电力线路集合，l为为对应于每条电力线路编号的下标，SK为所有节点的集合，其中下标i，j，k均为网络节点，并满足隶属关系SW为与主网相连接的变电站集合，SG为所有规模化沼气工程的集合，用于表征规模化沼气工程在配网的节点位置关系，SA为区域内所有需求响应负荷供应商的集合；

所述的电力交易双层优化模型充分考虑配电网的网架结构特性，采用二阶锥形式的潮流模型，该模型包括：其中：X_ij和Z_ij为节点i和j之间的电力线路电感值和电抗值，V_it为节点i的电压均方值，V_i^min和V_i^max分别是电压均方值上限和下限，I^min和I^max分别是电流均方值上限和下限，S_w,max为变电站w最大输出容量，P_ikt，Q_ikt，S_ikt分别为时刻t时从节点i流向节点k的有功潮流、无功潮流和视在潮流，分别为时刻t时节点k的用户负荷削减后有功负荷和无功负荷，为节点k的实施负荷削减前的预测有功负荷需求，dr_kt为节点k参与负荷削减计划的程度，和分别为变电站和规模化沼气工程的无功出力，η_PQ为功率因子，为配电网注入规模化沼气工程用于电加热的有功功率，Ω_k为位于节点k的所有设备集合，包括：规模化沼气工程、光伏电场，变电站，∏_k为与节点k相连接的所有其他节点的集合；

所述的电力交易双层优化模型的下层优化模型包括：其中：分别需求响应负荷供应商可聚合的有功负荷削减量的下限和上限，需求响应负荷供应商聚合的无功负荷削减量，和分别需求响应负荷供应商可聚合的无功负荷削减量下限和上限，dr^max需求响应负荷供应商响应配电网运营商负荷削减调度比例的最大限额，分别是对偶变量。