风光水火储一体化能源系统的碳排放测试平台及方法技术方案

本发明专利技术涉及综合能源技术领域，具体是一种风光水火储一体化能源系统的碳排放测试平台及方法，平台包括RTDS实时仿真装置和碳排放控制器，所述RTDS实时仿真装置与碳排放控制器双向信号相连；所述RTDS实时仿真装置构建风光水火储一体化能源系统的碳排放仿真模型；碳排放控制器制定碳排放控制策略并确定碳排放仿真模型的控制策略参数，并且将所述控制策略参数发送到RTDS实时仿真装置；所述RTDS实时仿真装置还基于所述控制策略参数对所述碳排放仿真模型进行控制，根据碳排放仿真模型的输出，验证所述控制策略参数的有效性。可以实现一体化能源碳排放的精确计算，从而测试风光水火储一体化能源系统碳排放控制策略的有效性。体化能源系统碳排放控制策略的有效性。体化能源系统碳排放控制策略的有效性。

【技术实现步骤摘要】
风光水火储一体化能源系统的碳排放测试平台及方法


[0001]本专利技术涉及综合能源
，具体是一种风光水火储一体化能源系统的碳 排放测试平台及方法。

技术介绍

[0002]我国电力行业进行全面的转型升级，深入探索“风光水火储一体化”实施路 径，使能源结构持续向低碳化、多元化发展。风光水火储能一体化的综合能源系 统，结合基地的资源条件和能源特点，合理建设风电机组、太阳能机组、水电机 组、火电机组，并配建适度比例的储能系统，实现多能源品种的发电相互补充。
[0003]考虑到电源供电保障能力和调动负荷响应能力，风光水火储一体化系统需要 在保障发电量供给的前提下，尽可能地减少碳排放量以满足生态环保约束。碳排 放控制器通过分配各能源类型机组在确定的碳排放周期内的发电量，形成相应的 风光水火储一体化系统碳排放控制策略。通过提出风光水火储一体化能源系统的 碳排放测试平台及方法，准确地对风光水火储一体化能源系统的碳排放量进行计 算，是测试一体化能源系统碳排放控制策略优劣的重要基础。
[0004]现有申请公布号为CN112653137A，名称为《计及碳交易的光热电站与风电 系统、低碳调度方法及系统》的专利技术专利，其内容为：一种计及碳交易的光热电 站与风电系统,其特征在于,所述光热电站与风电系统包括风电场和光热电站,所 述光热电站包括光场、储热模块、功率转换模块以及电热转换模块；所述光场吸 收太阳能转换为热能,一部分热能通过导热工质由功率转换模块转换成电能,另一 部分热能通过导热工质存储于所述储热模块；所述风电场通过所述电热转换模块 将弃风电量转换成热量并存储于所述储热模块中；所述光热电站、所述电热转换 模块和火电机组共同为整个电力系统提供旋转备用；在所述光热电站与风电系统 引入碳交易机制,降低整个电力系统的碳排放量。上述专利技术专利的光热电站是将 电能转换成热量存储于储热模块中供火电机组提供旋转备用，可以减少火电机组 煤耗，侧重考虑其在碳排放上的影响。而目前大多数综合能源站点建立的储能系 统为储能电池系统，储能电池系统通过充放电的形式直接储备其他机组的多余电 能或者输出电能汇入电网，在综合能源系统中有着低谷充电、高峰放电的削峰平 谷的调峰角色，对综合能源系统的总发电量和碳排放量均有直接影响。其次，该 专利技术专利未将水电机组纳入计算范畴。
[0005]现有申请公布号为CN11334856A，名称为《一种基于碳交易机制的风光chu3 容量规划方法》的专利技术专利，提出了一种基于碳交易机制的风光储容量规划方法。 本专利技术在含风光储的区域电力系统中,首先基于数理统计和概率学的方法,根据太 阳能辐射和风速的变化特点建立起光伏发电系统和风力发电系统的随机出力模 型；然后考虑碳交易成本,以系统最小总成本为经济优化目标,根据规划模型求解 满足约束条件的最优解,输出满足约束条件的最优解,实现了区域电网风光储容量 优化配置。上述专利技术专利侧重于在建设前期根据火电机组发电量对所需投建的风 机、光伏及储能电池的数量和容量进行计算优化，通
过合理规划投建机组达到提 升经济效益或节能减排的目的，对已经建成的综合能源系统站点并不适用。

技术实现思路

[0006]为本专利技术基于实时仿真建模及测试优化技术，提供了一种风光水火储一体化 能源系统的碳排放测试平台及方法，主要应用于风光水火储一体化能源系统的碳 排放量计算和碳排放控制策略的有效性测试。
[0007]本专利技术的
技术实现思路
如下：
[0008]风光水火储一体化能源系统的碳排放测试平台，包括RTDS实时仿真装置和碳 排放控制器，所述RTDS实时仿真装置与碳排放控制器双向信号相连；
[0009]所述RTDS实时仿真装置构建风光水火储一体化能源系统的碳排放仿真模型； 碳排放控制器制定碳排放控制策略并确定碳排放仿真模型的控制策略参数，并且 将所述控制策略参数发送到RTDS实时仿真装置；所述RTDS实时仿真装置还基于所 述控制策略参数对所述碳排放仿真模型进行控制，根据碳排放仿真模型的输出， 验证所述控制策略参数的有效性。
[0010]进一步地，所述碳排放仿真模型包括：自然资源模型、功率分配模型、风电 机组模型、太阳能机组模型、水电机组模型、火电机组模型以及储能系统模型； 自然资源模型用于模拟各机组和储能系统在实际运行情境下所涉及自然资源的 物理量，并将模拟的自然资源物理量分别传输至风电机组模型、太阳能机组模型、 水电机组模型、火电机组模型以及储能系统模型；功率分配模型对碳排放控制策 略参数进行处理，并向风电机组模型、太阳能机组模型、水电机组模型、火电机 组模型以及储能系统模型输出分配的电功率信号。
[0011]进一步地，所述碳排放仿真模型的控制策略参数包括风电机组在确定的碳排 放计量周期内的发电量E
wnd
、太阳能机组在确定的碳排放计量周期内的发电量 E
slr、
水电机组在确定的碳排放计量周期内的发电量E
hdr
、火电机组在确定的碳 排放计量周期内的发电量E
thr
和储能系统在确定的碳排放计量周期内的发电量 E
ess
。本专利技术的测试对象为由碳排放控制器制定的碳排放控制策略，碳排放控制 策略的核心为各个机组和储能系统在碳排放计量周期内的发电量，即碳排放控制 器制定碳排放控制策略，确定碳排放仿真模型的控制策略参数 E
wnd
，E
slr
，E
hdr
，E
thr
，E
ess
。
[0012]进一步地，所述碳排放仿真模型中的自然资源模型用于模拟各机组在实际运 行情境下所涉及自然资源的物理量，其输出量包括风速V、光照强度W、水流量 F和煤质C。
[0013]所述碳排放仿真模型中的功率分配模型的输入为碳排放仿真模型的控制策 略参数E
wnd
、E
slr
、E
hdr
、E
thr
和E
ess
，输出为在确定的碳排放计量周期内各时刻 t的风电机组功率指令值P
wnd
、太阳能机组功率指令值P
slr
、水电机组功率指令值 P
hdr
、火电机组功率指令值P
thr
和储能系统功率指令值P
ess
。
[0014]所述碳排放仿真模型中的风电机组模型的输入包括但不限于风速V、功率指 令值P
wnd
，输出为碳排放量T
wnd
；
[0015]太阳能机组模型的输入包括但不限于光照强度W、功率指令值P
slr
，输出为 碳排放量T
slr
；
[0016]水电机组模型的输入包括但不限于水流量F、功率指令值P
hdr
，输出为碳排 放量
T
hdr
；
[0017]火电机组模型的输入包括但不限于煤质C、功率指令值P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.风光水火储一体化能源系统的碳排放测试平台，其特征在于：包括RTDS实时仿真装置和碳排放控制器，所述RTDS实时仿真装置与碳排放控制器双向信号相连；所述RTDS实时仿真装置构建风光水火储一体化能源系统的碳排放仿真模型；碳排放控制器制定碳排放控制策略并确定碳排放仿真模型的控制策略参数，并且将所述控制策略参数发送到RTDS实时仿真装置；所述RTDS实时仿真装置还基于所述控制策略参数对所述碳排放仿真模型进行控制，根据碳排放仿真模型的输出，验证所述控制策略参数的有效性。2.根据权利要求1所述的风光水火储一体化能源系统的碳排放测试平台，其特征在于：所述碳排放仿真模型包括：自然资源模型、功率分配模型、风电机组模型、太阳能机组模型、水电机组模型、火电机组模型以及储能系统模型；自然资源模型用于模拟各机组和储能系统在实际运行情境下所涉及自然资源的物理量，并将模拟的自然资源物理量分别传输至风电机组模型、太阳能机组模型、水电机组模型、火电机组模型以及储能系统模型；功率分配模型对碳排放控制策略参数进行处理，并向风电机组模型、太阳能机组模型、水电机组模型、火电机组模型以及储能系统模型输出分配的电功率信号。3.根据权利要求2所述的风光水火储一体化能源系统的碳排放测试平台，其特征在于：所述碳排放仿真模型的控制策略参数包括风电机组在确定的碳排放计量周期内的发电量E
wnd
、太阳能机组在确定的碳排放计量周期内的发电量E
slr
、水电机组在确定的碳排放计量周期内的发电量E
hdr
、火电机组在确定的碳排放计量周期内的发电量E
thr
和储能系统在确定的碳排放计量周期内的发电量E
ess
。4.根据权利要求3所述的风光水火储一体化能源系统的碳排放测试平台，其特征在于：所述碳排放仿真模型中的自然资源模型用于模拟各机组在实际运行情境下所涉及自然资源的物理量，其输出量包括风速V、光照强度W、水流量F和煤质C；所述碳排放仿真模型中的功率分配模型的输入为碳排放仿真模型的控制策略参数E
wnd
、E
slr
、E
hdr
、E
thr
和E
ess
，输出为在确定的碳排放计量周期内各时刻t的风电机组功率指令值P
wnd
、太阳能机组功率指令值P
slr
、水电机组功率指令值P
hdr
、火电机组功率指令值P
thr
和储能系统功率指令值P
ess
；所述碳排放仿真模型中的风电机组模型的输入包括但不限于风速V、功率指令值P
wnd
，输出为碳排放量T
wnd
；太阳能机组模型的输入包括但不限于光照强度W、功率指令值P
slr
，输出为碳排放量T
slr
；水电机组模型的输入包括但不限于水流量F、功率指令值P
hdr
，输出为碳排放量T
hdr
；火电机组模型的输入包括但不限于煤质C、功率指令值P
thr
，输出为碳排放量T
thr
；储能系统模型的输入包括但不限于功率指令值P
ess
，输出为碳排放量T
ess
。5.根据权利要求4所述的风光水火储一体化能源系统的碳排放测试平台，其特征在于：在RTDS中搭建功率分配模型，由功率分配模型对碳排放控制器传入的碳排放控制参数进行处理，针对各个机组和储能系统模型形成在确定碳排放计量周期内各时刻t的功率指令值P
wnd
、P
slr
、P
hdr
、P
thr
和P
ess
，在处理过程中保证各时刻的功率指令值之和满足机组的发电量，∑
t
P
wnd
＝E
wnd
，∑
t
P
slr
＝E
slr
，∑
t
P
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＝E
hdr
，∑
t
P
thr
＝E
thr
，∑
t
P
ess
＝E
ess
；所述碳排放仿真模型在各时刻t的输出包括以下中的至少一个：风电机组碳排放量T
wnd
，太阳能机组碳排放量T
slr

【专利技术属性】
技术研发人员：杨嘉伟，崔宇，张筱，唐健，田军，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：