[发明专利]园区综合能源系统电气冷热多能流联合优化方法

说明书

本发明公开了一种园区综合能源系统电气冷热多能流联合优化方法。本发明的联合优化方法包括以下步骤：步骤1、建立由冷热电三联供系统、热泵机组、光伏机组、电制冷机和电/冷/热储能装置组成的园区综合能源系统的电气冷热多能流模型和碳流模型；步骤2、根据步骤1建立的电气冷热多能流模型和碳流模型，建立考虑碳排放的园区综合能源系统电气冷热多能流‑碳流双层优化模型，根据园区综合能源系统的电、热、冷负荷的需求进行优化。本发明能够在只造成5％的运行成本增加的前提下降低园区综合能源系统约20％的碳排放，并且可以对园区综合能源系统内部碳流分布进行优化，提升园区综合能源系统的环保性。

技术领域

本发明属于园区综合能源系统电气冷热多能流联合优化技术领域，涉及一种考虑碳排放的园区综合能源系统电气冷热多能流联合优化方法。

背景技术

由于化石燃料的大量使用，全球气候变暖、温室效应加剧的趋势越来越显著。在此背景下，低碳、高效、清洁的能源系统成为了近几年的研究热点。综合能源系统(IntegratedEnergy System，IES)作为多种能源可充分利用各种能源子系统在时间和空间上的耦合特性，实现多种能源优势互补，有效提高能源的综合利用水平，同时也是促进碳减排的重要方式，受到国内外学者的广泛关注。园区综合能源系统(Park Integrated Energy System，PIES)作为IES的典型应用，是实现节能低碳的重要载体。从经济性和环保性等角度，对PIES的电气冷热多能流进行优化，对于我国的节能减排工作具有重要推动作用。

目前，对考虑碳排放的综合能源系统多能流优化的研究主要将研究对象分为跨区级低碳综合能源系统、区域级低碳综合能源系统和用户级低碳综合能源系统。其中，跨区级和区域级的综合能源系统的碳排放核算主要从源侧出发，直接根据发电厂的能源消耗量统计碳排放。用户级的综合能源系统除了自身的分布式机组，往往还需要从外网购电、购气，其运行时的碳排放难以精确估计，对用户级综合能源系统的低碳经济运行提出了巨大的挑战。

已有的综合能源系统的低碳经济优化方面的研究虽然建立了综合能源系统的碳排放模型，但是对于外网购电所蕴含的碳排放，都简单的采用固定的平均碳排放因子来计算，与实际情况存在一定的偏差。有文献提出了碳排放流的理论，将碳排放等效为虚拟的网络流，将源侧碳排放归算到网络乃至负荷侧，为这一问题的解决提供了新的思路。

为了解决外网购电的隐含碳排放难以精确估计的问题，有研究基于碳排放流理论，利用主网碳势和配电网分布式机组碳势来计算配电网的碳排放量，建立了配电系统低碳优化运行模型。还有研究建立了电-氢-气一体化网络的碳流模型，利用风电场机组和天然气站节点碳势计算出系统的碳排放量，建立了考虑氢燃料汽车的电-氢-气一体化网络双层优化模型。

上述研究基于碳排放流理论，对研究对象的碳排放量进行了精确估计，但也因为碳流密度的引入大大增加了变量的维数，并使优化模型具有很强的非线性特征，造成优化模型求解困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提出一种能够在考虑碳排放量的条件下对园区综合能源系统进行电气冷热多能流联合优化的方法，解决传统方法利用平均碳排放因子估算园区综合能源系统碳排放量过于粗略的问题，解决统一优化模型由于非线性太强导致的求解效果较差的问题。

为此，本发明采取以下技术方案实现：园区综合能源系统电气冷热多能流联合优化方法，其包括：

步骤1、建立由冷热电三联供系统、热泵机组、光伏机组、电制冷机和电/冷/热储能装置组成的园区综合能源系统的电气冷热多能流模型和碳流模型；

步骤2、根据步骤1建立的电气冷热多能流模型和碳流模型，建立考虑碳排放的园区综合能源系统电气冷热多能流-碳流双层优化模型，根据园区综合能源系统的电、热、冷负荷的需求进行优化。

进一步地，所述步骤1中，借助能量枢纽建立园区综合能源系统的电气冷热多能流模型。