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申请/专利权人：广西电网有限责任公司

摘要：本发明公开了考虑碳约束的综合能源系统多时间尺度低碳优化方法，包括以下步骤：S1.建立多目标优化模型；S2.基于多目标优化模型建立多时间尺度低碳调度模型；S3.输入数据至多时间尺度低碳调度模型；S4.数据输出：基于Matlab软件Yalmip工具箱的Gurobi求解器求解综合能源系统低碳优化模型，得到各能源设备的最佳日前优化调度策略以及日内‑实时优化调度策略、有效减碳量和经济效益。本发明在IES中考虑一次能源消费、弃风处罚和绿色证书交易，以改善可再生能源的消费更有意义。

主权项：1.考虑碳约束的综合能源系统多时间尺度低碳优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.建立多目标优化模型，包括以下子步骤：S11.建立综合能源系统优化目标；所述综合能源系统优化目标包括经济成本目标、碳排放目标、一次能源消耗目标；所述经济成本目标是将经济成本降至最低；所述碳排放目标根据IES的总碳排放量公式制定；所述一次能源消耗目标根据一次能源年消费量制定；S12.建立综合能源系统能源供应模型、能源存储模型、能源转换模型：所述能源供应模型包括光伏模型、风机模型；所述能源转换模型包括热泵机组模型、热电联产系统模型、燃气锅炉模型；所述能源存储模型包括电池储能模型；S13.建立综合能源系统约束条件，包括设备约束条件和能源平衡约束。S2.基于多目标优化模型建立多时间尺度低碳调度模型，包括以下步骤：1建立低碳调度计划，所述低碳调度计划包括日前调度计划、日内滚动计划、实时调度计划；日内滚动计划基于日前调度计划，实时调度计划基于日内滚动计划进行；2建立碳排放评估模型；以综合能源系统优化目标为约束，更新综合能源系统日前低碳调度；并在日前调度计划的基础上，通过设定机组的调整目标和碳排放量，每1h重置一次后续4h的日内滚动计划；3滚动低碳调度计划的目标函数与前一天的低碳调度计划不变，以最低运行成本和碳排放量作为目标函数来制定滚动计划，且根据减排目标考虑碳排放变化；根据滚动计划序列号重新计算计划开始时间，并根据前一天的调度计划建立约束；4为了根据碳排放反馈数据对机组容量进行约束和调整，采用了实时碳排放反馈模型；建立以最小机组调整为目标函数的实时调度模型，其约束条件与滚动调度相似：S21.根据前一时间尺度的碳排放量更新碳排放配额和间隔长度，所述间隔长度为步长：根据前一天调度的碳排放结果，按以下方法分配每个日内调度周期的碳排放量： 式中表示系统在特定时间段t的碳排放量，来自前一天的调度结果；是系统在日内调度周期内的预计碳排放量，从1t至Nt，等效确定碳排放配额在用于日内调度周期；日内调度周期跨越4小时，但只有最后4小时段作为全天调度的基础；每24小时结算一次的分步碳交易成本被整合到日内调度模型中，该日内调度模型以4小时为周期运行；每个日内周期的碳交易成本模型是通过调整配额和步长来确定的；同样，每个实时调度周期的碳排放配额和间隔长度也是根据日内调度的结果定义的： 其中是当前日内调度周期内时间t在调度周期内调度碳排放的结果；是实时调度周期从时间t开始的估计碳排放量；S22.根据碳配额和步长更新碳成本，包括以下步骤：1计算多时间尺度碳税： 其中，是缴纳碳税的成本，为碳排放量，Ptax为碳税价格；2计算多时间尺度阶梯式碳交易区间尺度，阶梯式碳交易的间隔长度根据日内调度周期的碳排放配额来确定： 其中，dad为特定时间段的碳交易的间隔长度；为系统在特定时间段t内的碳排放量；din为日内调度周期内碳交易的间隔长度；每个实时调度周期的阶梯碳交易模型的步长间隔长度通过以下公式确定： 其中，LtrT为T时段碳交易涉及的实际碳交易量；d是间隔的长度；a是步长；表示为碳交易价格；3计算多时间尺度绿色证书配额，绿色证书配额系数随前一天碳排放量的变化，导致多时间尺度调度阶段的模式如下： 其中，αgreen,ad表示日内绿色证书配额系数；αgreen,in表示前一日绿色证书配额系数。实时调度周期的绿卡配额调整系数的确定方式与以下公式相同： 其中，λgreen为绿色证书成交价格；为系统绿色证书配额系数；κgreen是将新能源发电转化为绿色证书的量化系数；S23.更新模型的目标函数，包括：1日内–实时经济目标滚动优化：在多时间尺度调度阶段，将设备换电成本损失添加到经济成本目标中： 其中，表示系统从电网买卖电力的成本；表示系统从天然气管网买卖电力的成本；表示电池运行老化成本；表示碳税成本；表示碳交易成本；表示律政交易成本；2计算日内-实时碳排放目标： 其中，Lgrid,t表示电力网络运行产生的碳排放；Lmt,t表示微型涡轮机产生的碳排放Lb,t表示燃气锅炉产生的碳排放；a1、b1、c1是燃气轮机的碳排放系数；a2、b2、c2是燃气锅炉的碳排放系数；λ代表P2G设备CO2吸收效率；η代表由于碳捕获和储存而降低的CO2效率；3计算日内-实时一次能源消耗FT: 其中，αj是j能源的标准煤消耗换算系数；表示一次能源消费量；S24.更新设备的爬坡约束：设定设备的斜坡约束： 其中，Uj表示设备的运行状态；表示下爬坡功率；Pt表示t时刻功率；Pt-1表示t-1时刻功率；表示上爬坡功率；S3.输入数据至多时间尺度低碳调度模型，所述数据包括电网日前的分时电价和热网日前的热价，天然气交易价格以及碳交易价格，输入光伏机组、风力机组的出力预测数据，综合能源系统中各类设备的参数以及需求响应前的电负荷和热负荷；S4.数据输出：基于Matlab软件Yalmip工具箱的Gurobi求解器求解综合能源系统低碳优化模型，得到各能源设备的最佳日前优化调度策略以及日内-实时优化调度策略、有效减碳量和经济效益。

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