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申请/专利权人：国网山东省电力公司经济技术研究院;国家电网有限公司;国核电力规划设计研究院有限公司

摘要：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。

主权项：1.基于碳交易模型的综合能源系统低碳调度方法，其特征在于，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；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；所述用户最低供热量求取的方法包括：根据热感觉平均预测指标与室内温度的关系可以求得用户可接受的室内最低热舒适温度； 其中，M为人体能量代谢率；Icl为服装热阻；Ts为舒适状态下人体皮肤的平均温度；Ttin为t时段的室内温度；根据所述用户可接受的室内最低热舒适温度求得用户最低供热量；其中供热量的表达式为：其中，为t-1时段的室内温度；Ttout为t时段的室外温度；K为建筑物综合传热系数，F为建筑物表面积；V为建筑物体积；Cair为室内空气的比热容；ρair为室内空气的密度；Δt为时间间隔；所述可时移电负荷的数学模型为：PL,t＝PFL,t+PSL,t；则PL,t为用户在t时段的总电负荷；PSL,t为用户在t时段的可时移电负荷；所述可削减热负荷的数学模型为：HL,t＝HOL,t-HCL,t；则HL,t为用户在t时段削减后的热负荷功率；HOL,t为用户在t时段削减前的热负荷功率；HCL,t为用户在t时段的削减热负荷功率；所述综合能源系统上层调度模型建立的方法包括：以用户用能成本最小为目标构建综合能源系统优化目标函数，其中优化目标函数的表达式为： 其中，F1为用户的用能成本；μt为分时电价；γt为分时热价；κ为刻画用户热舒适性要求的惩罚因子；κHCL,t2为用户因降低供热负荷造成的热舒适度下降所产生的惩罚成本；确定第一约束条件；所述第一约束条件包括可时移电负荷约束、可削减热负荷约束和热感觉平均预测指标约束；其中可时移电负荷约束的表达式为：其中为t时段可时移负荷的最小值；为t时段可时移负荷的最大值；α为可时移电负荷占比；可削减热负荷约束的表达式为：热感觉平均预测指标约束的表达式为：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；所述碳排放区间分段的阶梯式碳交易成本模型建立的方法包括：构建系统实际碳排放量表达式其中，δGT是燃气轮机的碳排放强度；δGB为燃气锅炉的碳排放强度；δbe为外购电能的碳排放强度；δP2G为电转气设备碳捕获强度；PP2G,t为电转气设备在t时段的电功率；β为燃气轮机供电量的折算系数，PGT,t为燃气轮机在t时段的供电量；HGT,t为燃气轮机在t时段的供热量；HGB,t为燃气锅炉在t时段提供的热功率；Pbe,t为t时段的外购电能功率；T为一个调度周期；构建系统的总碳排放配额表达式其中，B为系统的总碳排放配额；λGT为燃气轮机的配额系数；λGB为燃气锅炉的配额系数；λbe为外购电能的配额系数；构建阶梯式碳交易成本计算模型： 其中，Fc为碳交易成本；σ为基础碳交易价格；ω为系统出售时的碳交易价格增长幅度；ε为购买碳排放权时的碳交易价格增长幅度；p为碳排放区间步长；所述综合能源系统下层调度模型建立的方法包括：选用综合能源系统外购电能和天然气能源成本与碳交易成本之和最小为优化目标，优化目标函数为： 其中，F2为综合能源系统的总成本；Fbe为外购电能成本；Fbg为天然气成本；θbe为外购电能价格；θbg为天然气价格；为从上级电网购买旋转备用价格；为从气网购买旋转备用价格；Pbe,t为t时段从上级电网购买电能；Rbe,t为t时段旋转备用功率；RGT,t为t时段燃气轮机提供的备用功率；为t时段燃气轮机提供气转电效率；ηP2G为电转气设备的能量转换效率；ηGB为燃气锅炉的能量转换效率；Qg为天然气低热值；确定第二约束条件；所述第二约束条件包括能量平衡约束、燃气轮机约束、燃气锅炉约束、电转气设备约束、电储能约束、旋转备用约束和外部网络约束；能量平衡约束包括包括电功率平衡约束和热功率平衡约束，其中能量平衡约束的表达式为：PREG,t为可再生能源在t时段的预测出力值；PCH,t为电储能t时段的充电功率；PDC,t为电储能t时段的放电功率；燃气轮机约束包括机组出力约束和爬坡约束，其中燃气轮机约束的表达式为：为燃气轮机出力的上限；为燃气轮机出力的下限；为燃气轮机最大向下爬坡率；为燃气轮机最大向上爬坡率；π为燃气轮机的热电比；燃气锅炉约束包括燃气锅炉的出力约束和爬坡约束；其中燃气锅炉约束的表达式为：为燃气锅炉热出力的上限；为燃气锅炉热出力的下限；为燃气锅炉最大向下爬坡率；为燃气锅炉最大向上爬坡率；电转气设备约束的表达式为：为电转气设备的最大功率；电储能约束，包括电储能出力约束和容量约束；其中电储能约束的表达式为Smax为电储能的最大容量；Smin为电储能的最小容量；S0为电储能装置周期初始容量；Send电储能装置结束时的容量；为最大充电功率；γCH为最大充电效率；为最大放电功率；γDC最大放电效率；旋转备用约束，包括燃气轮机备用约束、外购电能备用约束和电储能的备用约束以及旋转备用的机会约束；其中旋转备用约束的表达式为：PtW为t时段风机实际出力值；PtPV为t时段光伏的实际出力值；Pr为事件成立的概率；ψ为置信度；外部网络约束，包括外购电能和外购天然气约束；其中外部网络约束的表达式为：为外购电能的上限；为外购电能的下限；为外购天然气的上限；为外购天然气的下限；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。

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