[发明专利]基于碳交易模型的综合能源系统低碳调度方法和系统

说明书

本发明提出了基于碳交易模型的综合能源系统低碳调度方法和系统，该方法首先构建含有多种可再生能源发电和电‑热‑气多种能源形式于一体的综合能源系统架构；然后根据价格型的电‑热综合需求响应模型和碳排放区间分段的碳交易成本模型，构建上层以用户用能成本最低，下层以外购能源和碳交易成本最小为目标的综合能源系统双层调度模型；最后采用CPLEX求解器求解模型，得到全局最优解。基于该方法，还提出了基于碳交易模型的综合能源系统低碳调度系统，本发明有效的解决了现有技术的环境污染和能源短缺问题，提高了系统的运行经济性，降低了系统的碳排放量，促进了风光等可再生能源的消纳，具有方法科学合理、适用性强和效果佳等优点。

技术领域

本发明属于综合能源系统低碳经济运行技术领域，特别涉及基于碳交易模型的综合能源系统低碳调度方法和系统。

背景技术

经济的高速发展给环境保护带来了巨大压力，其中由温室气体排放引起的全球变暖更是世界面临的重要问题。据调查显示，二氧化碳排放是气候变暖的关键因素，而电力是中国能源消耗的重点行业，其二氧化碳的排放量占全国排放总量的50％左右，因此，减少二氧化碳排放已成为电力系统调度的一个重要研究热点。在此背景下，综合能源系统(integrated energy system，IES)同时集成了电、热、气等多种能源形式，是将能源生产、传输与消费等各环节统一协调的能源产供销一体化系统。构建IES是提升高比例可再生能源消纳、管控二氧化碳排放的重要技术手段，对推进能源转型和保证系统低碳经济运行具有重大现实意义。碳交易机制可以引导IES由高排放能源消耗向低排放能源消耗过渡，是兼顾电力经济性和环保低碳性的一个重要技术手段，在大规模新能源接入、新型城市电网构建等应用领域具有显著技术优势。此外，综合需求响应作为激发用户用能灵活性的有效手段，对提高系统经济性和节能减排也具有非常重要的意义。

在现有技术中针对IES低碳经济的调度问题采用的碳交易大多为交易价格固定的传统碳交易，并且鲜有热负荷需求响应根据不同时段用户的热舒适度需求变化进行灵活调整，迄今未见同时考虑阶梯式碳交易和综合需求响应协调优化，并计及可再生能源发电不确定性的IES调度方法的文献报道和实际应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了基于碳交易模型的综合能源系统低碳调度方法和系统。具有科学合理、能够提高系统的运行经济性、有效降低系统的碳排放量、促进风光等可再生能源的消纳能力、适用性强和效果佳的优点为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于碳交易模型的综合能源系统低碳调度方法，包括以下步骤：

构建源荷协调的综合能源系统；所述综合能源系统包括电负荷、热负荷、电储能装置和电转气设备；基于所述综合能源系统，建立综合能源系统的上层模型，所述上层模型包括价格型的电热综合需求响应模型、综合能源系统上层调度模型和求取的用户最低供热量；

输入所述综合能源系统上层调度模型的初始参数，对所述综合能源系统上层调度模型进行求解，得到用户的用能计划；

建立综合能源系统的下层模型；所述下层模型包括碳排放区间分段的阶梯式碳交易成本模型、综合能源系统下层调度模型；

在所述用户用能计划满足第一约束条件下，将所述用户用能计划作为综合能源系统下层调度模型的负荷需求；

将旋转备用约束进行确定性转化，输入综合能源系统下层调度模型的初始参数，对所述综合能源系统下层调度模型进行求解，得到综合能源系统的最优成本，在所述最优成本满足第二约束条件下，输出最优调度方案。

进一步的，所述建立价格型的电热综合需求响应模型包括充分利用了电能与热能之间的耦合互补关系，分别建立了可时移电负荷的数学模型和可削减热负荷的数学模型；