一种基于碳电市场的综合能源结构研究方法技术

本发明专利技术涉及能源调控算法技术领域，尤其涉及一种基于碳电市场的综合能源结构研究方法，步骤包括：S10：基于商品、流程p、传输方式、存储和需求来构建建设模型，建设模型为混合整数线性规划模型，标准形式为：min：a T

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳电市场的综合能源结构研究方法


[0001]本专利技术涉及能源调控算法
，尤其涉及一种基于碳电市场的综合能源结构研究方法。

技术介绍

[0002]伴随社会不断发展，以二氧化碳为代表的温室气体大量排放造成的温室效应已经遍及全球，对人类的生存发展带来了巨大挑战，对减少二氧化碳排放的需求日益增加。控制碳市场和电市场的能源结构分配就是用于实现减少二氧化碳排放的主要手段之一。
[0003]目前，众多理论上是通过对已有的碳电市场机制进行研究、来根据已有市场机制的不足对碳市场和电市场的能源进行再分配从而实现碳减排，局限性较强。当该区域尚未建立起有效的碳电交易市场机制时，目前的理论无法对碳市场和电市场的能源分配进行计算研究，在企业的建设和规划中，就无法利用现有的一些研究方法来对企业的经营发展形成参考。
[0004]因此，需要提供一种基于碳电市场的综合能源结构研究方法，能够对碳市场和电力市场的综合能源结构进行合理的预估研究。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于碳电市场的综合能源结构研究方法，可以有效地解决
技术介绍
中的问题。
[0006]本专利技术的一种基于碳电市场的综合能源结构研究方法，步骤包括：
[0007]S10：基于商品、流程p、传输方式、存储和需求来构建建设模型，建设模型为混合整数线性规划模型，标准形式为：
[0008]min：a
T
x+b
T
y
[0009]Ax+By＝b
[0010]Bx+By≤b
[0011]式中，x和y分别为碳市场和电市场的决策变量向量，分别由碳市场和电市场的多个待求解目标为元素组成；a为目标函数的系数向量；矩阵A和矩阵B为权重向量；b为限制向量；
[0012]S20：设定时间步长T＝{t0，
…
，t
N
}表示时间；之后以总成本或总二氧化碳排放量达到最小值为目标，对建设模型的x和y进行求解；
[0013]当以总成本ξ的最小值作为目标进行求解时，目标函数的形式为：
[0014]min：ξ＝ξ
inv
+ξ
fix
+ξ
var
+ξ
fuel
+ξ
ext
[0015]式中，其中ξ
inv
是年化投资成本；ξ
fix
是年度固定成本；ξ
var
是可变成本；ξ
fuel
是燃料成本；ξ
ext
是每年的外部成本；
[0016]当以二氧化碳排放量ξ
CO2
的最小值为目标进行求解时，目标函数的形式为：
[0017][0018]式中，ω为权重系数；T
m
为时间步长T的子集；CB(c，t)是碳商品c排放水平在相应子集T
m
中的外部性函数。
[0019]进一步的，步骤S10中：
[0020]x为碳市场决策变量向量，具体为：
[0021][0022]式中，ε1为碳市场年化系统总成本；ρ
ct1
为碳在时间步t的数量；k
p1
为碳市场每个流程p的总装机容量；k
pn1
代表碳市场每个流程p的新装机容量；μ
pt1
是碳市场中流程p在时间步t的运行状态；和分别是碳市场中时间步长t的每个流程p的碳总投入和产出。
[0023]进一步的，步骤S10中：
[0024]y为电市场决策变量向量，具体为：
[0025][0026]式中，ε2为电市场年化系统总成本；ρ
ct2
为电在时间步t的数量；k
p2
为电市场每个流程p的总装机容量；k
pn2
代表电市场每个流程p的新装机容量；μ
pt2
是电市场中流程p在时间步t的运行状态；和分别是电市场中时间步长t的每个流程p的电总投入和产出。
[0027]进一步的，步骤S10中，a＝(1，0，0，0，0，0，0)。
[0028]进一步的，在步骤S10中，ξ
var
的具体算法为：
[0029][0030]式中，ω1是权重，是每个流程p的具体可变成本。
[0031]进一步的，在步骤S10中，ξ
fuel
的具体算法为：
[0032][0033]式中，ω2是权重，是每种商品的具体燃料的成本。
[0034]进一步的，在步骤S20中，还包括对求解出的x和y进行验证，判断结果是否符合能源系统的限制，如果符合，输出x和y；如果不符合，对建设模型中的参数进行修改后重新求解，直至求出的x和y符合能源系统的限制。
[0035]进一步的，在验证x和y时，包括判断每个流程p允许的容量扩展是否符合限制，具体为：
[0036]计算每个流程p允许的容量扩展为k
p
，具体算法为
[0037]k
p
＝K
p
+Δk
p
[0038]式中，K
p
是流程p的已装机容量；Δk
p
代表新增装机容量；
[0039]给出每个流程p的容量分别受最大容量和最小容量通过判断是否符
合来判断x和y的验证是否符合能源系统的限制。
[0040]进一步的，在验证x和y时，包括判断站点之间的传输容量是否符合限制，具体为：
[0041]计算两个站点间传输线路形成的传输容量为k
af
，具体算法为k
af
＝K
af
+Δk
af
[0042]式中，K
af
表示已安装的传输容量；Δk
af
表示安装在线路中的新传输容量；
[0043]给出站点之间的最大允许传输容量和最小允许传输容量通过判断是否符合来判断x和y的验证是否符合能源系统的限制。
[0044]进一步的，步骤S20中，基于顶点规则，将CB(c，t)的具体函数形式设定为：
[0045][0046]式中，元组集合代表流程p的所有输入商品；代表流程p的所有输出商品。
[0047]通过本专利技术的技术方案，可实现以下技术效果：
[0048]本研究方法能够在碳电双市场的共同作用下，研究不同资源对综合能源结构的影响，实现了对包括多种新能源在内的多种能量载体系统的协同作用和建模；利用混合整数线性规划模型来优化在碳市场和电力市场作用下的综合能源系统发电运行情况，并将年度时间序列聚类并通过特征周表示，来加快计算时间。经过算法计算优化后可提供以小时为时间尺度的高时间分辨率下的能源系统最优运行情况，以及未来模拟时间下的投资规划策略，对发电企业经营发展的影响，并能够对碳市场和电力市场耦合机制设计和发电机组应对策略提出建议。
附图说明
[0049]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳电市场的综合能源结构研究方法，其特征在于，步骤包括：S10：基于商品、流程p、传输方式、存储和需求来构建建设模型，建设模型为混合整数线性规划模型，标准形式为：min：a
T
x+b
T
yAx+By＝bBx+By≤b式中，x和y分别为碳市场和电市场的决策变量向量，分别由碳市场和电市场的多个待求解目标为元素组成；a为目标函数的系数向量；矩阵A和矩阵B为权重向量；b为限制向量；S20：设定时间步长T＝{t0，
…
，t
N
}表示时间；之后以总成本或总二氧化碳排放量达到最小值为目标，对建设模型的x和y进行求解；当以总成本ξ的最小值作为目标进行求解时，目标函数的形式为：min：ξ＝ξ
inv
+ξ
fix
+ξ
var
+ξ
fuel
+ξ
ext
式中，其中ξ
inv
是年化投资成本；ξ
fix
是年度固定成本；ξ
var
是可变成本；ξ
fuel
是燃料成本；ξ
ext
是每年的外部成本；当以二氧化碳排放量ξ
CO2
的最小值为目标进行求解时，目标函数的形式为：式中，ω为权重系数；T
m
为时间步长T的子集；CB(c，t)是碳商品c排放水平在相应子集T
m
中的外部性函数。2.根据权利要求1所述的基于碳电市场的综合能源结构研究方法，其特征在于，步骤S10中：x为碳市场决策变量向量，具体为：式中，ε1为碳市场年化系统总成本；ρ
ct1
为碳在时间步t的数量；k
p1
为碳市场每个流程p的总装机容量；k
pn1
代表碳市场每个流程p的新装机容量；μ
pt1
是碳市场中流程p在时间步t的运行状态；和分别是碳市场中时间步长t的每个流程p的碳总投入和产出。3.根据权利要求2所述的基于碳电市场的综合能源结构研究方法，其特征在于，步骤S10中：y为电市场决策变量向量，具体为：式中，ε2为电市场年化系统总成本；ρ
ct2
为电在时间步t的数量；k
p2
为电市场每个流程p的总装机容量；k
pn2
代表电市场每个流程p的新...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄成，赵天辉，周前，黄地，刘汇川，徐佳琪，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：