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申请/专利权人：国网上海市电力公司

摘要：本发明公开了一种促进可再生能源的消纳的综合能源系统，该综合能源系统的能源设备包括风电机组、光伏机组、热电联产机组、微型燃气轮机、电转气设备和电制冷机；该综合能源系统的优化方法步骤为：利用综合能源系统的碳交易成本模型，获得综合能源系统的碳交易成本；利用综合能源系统的运行成本模型，获得综合能源系统的系统运行成本；C、基于综合能源系统的碳交易成本和系统运行成本，构建综合能源系统的目标函数；D、基于综合能源系统的目标函数，结合能源设备约束和能量平衡约束构成的约束条件，构建含电转气设备的综合能源系统低碳经济调度模型。本发明的综合能源系统能够提高可再生能源消纳水平和运行经济效益。

主权项：1.一种促进可再生能源的消纳的综合能源系统，其特征在于：该综合能源系统的能源设备包括风电机组、光伏机组、热电联产机组、微型燃气轮机、电转气设备和电制冷机，上述能源设备布置在电网、天然气网以及电负荷、热负荷、气负荷之间；该综合能源系统的优化方法步骤为：A、基于综合能源系统的初始碳排放分配额度、综合能源系统的实际碳排放量和碳排放量价格，利用综合能源系统的碳交易成本模型，获得综合能源系统的碳交易成本；B、基于综合能源系统的能源设备的燃料成本和购电成本，利用综合能源系统的运行成本模型，获得综合能源系统的系统运行成本；C、基于综合能源系统的碳交易成本和系统运行成本，构建综合能源系统的目标函数；D、基于综合能源系统的目标函数，结合能源设备约束和能量平衡约束构成的约束条件，构建含电转气设备的综合能源系统低碳经济调度模型；所述步骤A中的碳交易成本模型中包含初始碳排放分配额度、碳排放量价格与碳交易成本的映射关系，能够根据初始碳排放分配额度、实际碳排放量和碳排放量价格，获得碳交易成本；碳交易成本模型为：式中，C3为碳交易成本；ε为碳交易成本系数；为综合能源系统在t时刻的实际碳排放量；E0,t为综合能源系统在t时刻的碳排放分配额度；所述步骤B中的综合能源系统的运行成本模型分别包括电转气设备的运行成本、带有电转气设备的热电联产机组的运行成本、微型燃气轮机的燃料成本、风电机组发电的削减成本、光伏机组发电的削减成本以及电制冷机的成本；其中电转气设备的运行成本为：式中，C1为电转气设备的运行成本；c1为电转气设备的运行维护成本系数；Pe2,t为电转气设备在t时刻所消耗的电量；d1为电转气设备所需二氧化碳量的成本系数[12,22]；Ccc,t为电转气设备在t时刻所消耗的电量Pe2,t时对应所需的二氧化碳量；带有电转气设备的热电联产机组的运行成本为： 式中，C2为有电转气设备和碳捕集设备的热电联产机组的运行成本；a1、b1和e1为含有电转气设备的热电联产机组的运行成本系数；Cv1为热电联产机组的最小输出功率；Ph,t为热电联产机组在t时刻的定时热功率；Pe1,t为电网在t时刻供电的电量；Pe2,t为电转气设备在t时刻所消耗的电量；Pe,t为热电联产机组在t时刻的定时功率；c1为电转气设备的运行维护成本系数；微型燃气轮机的燃料成本为：式中，C4为微型燃气轮机的燃料成本，a3为微型燃气轮机的成本系数；Pmt,t为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；风电机组发电的削减成本为：式中，C5为风电机组发电的削减成本，a4为风电机组发电的成本削减系数，Pcwind,t为风电机组在t时刻的发电削减功率；光伏机组发电的削减成本为：式中，C6是光伏机组发电的削减成本；a5是光伏机组发电的成本削减系数；Pcpv,t为光伏机组在t时刻的发电削减功率；电制冷机的成本为：式中，C7为电制冷机的成本；b6为操作维护成本系数；Per,t为电制冷机在t时刻的输出功率；所述步骤C中的综合能源系统的目标函数包含碳交易成本和系统运行成本与综合运行成本的映射关系，能够根据碳交易成本和系统运行成本，获得综合运行成本；该综合能源系统的目标函数为：式中，C为含电转气设备的综合能源系统低碳经济调度模型的总成本；C2为有电转气设备和碳捕集设备的热电联产机组的运行成本；Pe1,t为电网在t时刻供电的电量；Pe2,t为电转气设备在t时刻所消耗的电量；C3为碳交易成本；为综合能源系统在t时刻的实际碳排放量；E0,t为综合能源系统在t时刻的碳排放分配额度；C4为微型燃气轮机的燃料成本；Pmt,t为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；C5为风电机组发电的削减成本；Pcwind,t为风电机组在t时刻的发电削减功率；C6是光伏机组发电的削减成本；Pcpv,t为光伏机组在t时刻的发电削减功率；C7为电制冷机的成本；Per,t为电制冷机在t时刻的输出功率；所述步骤D中的所述能源设备的模型分别为：其中，热电联产机组电功率的模型为：Pe,t＝Pe1,t+Pe2,t，式中，Pe,t为热电联产机组在t时刻的电功率；Pe1,t为电网在t时刻供电的电量；Pe2,t为电转气设备在t时刻所消耗的电量；电转气设备产生的气体功率与由热电联产机组消耗的功率之间的关系为：Pgs,t＝αPe2,t，式中，Pgs,t为电转气设备在t时刻产生的气体功率，α为电转气设备中电功率转化为气体功率的效率；电转气设备所需的二氧化碳量为：Ccc,t＝βPe2,t，式中，Ccc,t为电转气设备在t时刻所消耗的电量Pe2,t时对应所需的二氧化碳量；β为计算二氧化碳量的系数，单位为tMWh；热电联产机组的模型为：max{Pe,min-Cv1Ph,t,CmPh,t-Ph0}≤Pe,t≤Pe,max-Cv2Ph,t，式中，Pe,t为热电联产机组在t时刻的定时功率；Pe,min、Pe,max分别为热电联产机组的最小和最大功率；Cv为热电联产机组的电热转换系数；Cv1为热电联产机组的最小输出功率，Cv2为热电联产机组的最大输出功率；Cm为火电机组与热电联产机组电功率的线性斜率；Ph0为电能最小的火电功率；Ph,t为热电联产机组在t时刻的定时热功率；热电联产机组的二氧化碳排放量为：式中，为热电联产机组机组在t时刻的二氧化碳排放量；和皆为热电联产机组的排放系数，单位为tMWh；电制冷机的模型为：Perc,t＝δPer,t，式中，Perc,t为电制冷机在t时刻的冷功率；δ为电制冷机的转换效率；Per,t为电制冷机在t时刻的输出功率；微型燃气轮机机组的模型为：式中，Pmt,t为微型燃气轮机机组在t时刻的输出功率；Pmts,t是微型燃气轮机机组在t时刻消耗的输入功率；ηmt为转换系数；Pmth,t为溴冷却器在t时刻的热功率；Pmtc,t为溴化锂制冷机在t时刻的冷功率；ηr是热损失系数、ηl为溴化锂制冷机烟气余热回收率、ηh和ηc为溴化锂制冷机的加热和冷却系数。

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