一种阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法技术

本发明专利技术公开了一种阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法，包括：建立负荷侧综合需求响应模型；建立电转气的两阶段运行模型；建立虚拟电厂低碳经济调度模型；求解虚拟电厂经济优化调度模型。本发明专利技术在阶梯碳交易机制下，考虑虚拟电厂参加碳交易，在有效减少碳排放的同时，兼顾了虚拟电厂运行的经济性；同时碳捕集

【技术实现步骤摘要】
一种阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法


[0001]本专利技术涉及一种阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法，属于虚拟电厂调度领域。

技术介绍

[0002]随着新能源向主力型电源的转变，以风、光为代表的新能源大规模并网问题亟需解决。而虚拟电厂依托通信技术，通过分布式电力管理系统将分布式电源、需求响应、储能装置等资源聚合成一个虚拟可控集合体，以整体形式加入电力市场，有效解决新能源容量小、位置分散、难以单独参与电力市场的问题。
[0003]虚拟电厂经济调度通过协调多能互补，在提高系统经济效益的同时，改善新能源消纳问题。而如何实现虚拟电厂低碳经济调度是需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法，以用于建立虚拟电厂低碳经济调度模型，并求解以获得虚拟电厂的优化运行方案。
[0005]本专利技术的技术方案是：
[0006]一种阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法，包括：
[0007]步骤S1、建立负荷侧综合需求响应模型；
[0008]步骤S2、建立电转气的两阶段运行模型；
[0009]步骤S3、建立虚拟电厂低碳经济调度模型；
[0010]步骤S4、求解虚拟电厂经济优化调度模型。
[0011]所述步骤S1具体为：
[0012]S1.1：根据电负荷特性，建立电负荷需求响应模型；
[0013]S1.2：根据热负荷特性，建立热负荷需求响应模型。
[0014]所述步骤S2具体为：
[0015]S2.1：引入碳捕集
‑
电转气联合运行模式，建立碳捕集与电转气运行模型；
[0016]S2.2：建立氢燃料电池运行模型。
[0017]所述碳捕集与电转气运行模型如下：
[0018][0019]式中：P
CCS,t
为碳捕集装置t时刻的运行功率；P
CCSF,t
、P
CCSO,t
分别为碳捕集装置t时刻的固定能耗与运行能耗；λ
c
为捕集单位CO2的耗电量；Q
c,t
为t时刻捕获的CO2总量；Q
P2G,c,t
和Q
F,c,t
分别为t时刻电转气设备进行甲烷化反应时消耗CO2的量和封存CO2的量；η
c
为CO2的捕集率；Q
CHP,t
为热电联产机组t时刻消耗的天然气量；e
g
为碳排放强度；Q
MR,hy,t
为t时刻甲烷化阶段所消耗的氢气量；υ为甲烷化反应时消耗CO2的系数；Q
P2G,hy,t
为电转气设备t时刻制取氢气量；P
P2G,t
为电转气设备t时刻的运行功率；为电解制氢的效率；Q
P2G,g,t
为电转气设备t时刻合成的甲烷量；为甲烷化效率。
[0020]所述氢燃料电池运行模型如下：
[0021][0022]式中：P
FC,t
、H
FC,t
分别为氢燃料电池t时刻输出电功率与输出热功率；Q
FC,hy,t
为氢燃料电池t时刻输入氢能的功率；η
FC,e
、η
FC,h
分别为氢燃料电池产电效率、产热效率；P
FC,max
和P
FC,min
分别为燃料电池的最大和最小运行功率。
[0023]所述步骤S3具体为：
[0024]S3.1：在阶梯碳交易机制下，建立虚拟电厂阶梯碳交易模型；
[0025]S3.2：在综合考虑虚拟电厂的购能成本、碳交易成本和需求响应成本的基础上，建立虚拟电厂低碳经济调度模型。
[0026]所述虚拟电厂阶梯碳交易模型如下：
[0027][0028]式中：C
ct
为虚拟电厂的碳交易成本，为正代表购买，为负代表售出；λ为碳交易基准价格；δ为碳减排补偿系数；D
VPP
为虚拟电厂的碳排放权交易量；l为碳排放区间长度；α为价格增长幅度。
[0029]所述虚拟电厂低碳经济调度模型，包括：以系购能成本、碳交易成本和需求响应成本之和最小的目标函数及约束条件；其中，约束条件包括热电联产机组约束、燃气锅炉模型、储能约束、新能源约束、功率平衡约束。
[0030]所述目标函数如下：
[0031]C
VPP
＝min(C
buy
+C
ct
+C
p,DR
+C
h,DR
)
[0032]式中：C
VPP
为综合运行成本；C
buy
为向上级系统购能成本；C
ct
为虚拟电厂的碳交易成本；C
h,DR
为热负荷需求响应成本；C
h,DR
为热负荷需求响应成本。
[0033]所述功率平衡约束如下：
[0034]P
DR,t
＝P
CHP,t
+P
WT,t
+P
PV,t
+P
ESS,dis,t
‑
P
ESS,ch,t
+P
e,buy,t
+P
FC,t
‑
P
P2G,t
‑
P
CSS,t
[0035]H
DR,t
＝H
CHP,t
+H
GB,t
+H
FC,t
+P
TES,dis,t
‑
P
TES,ch,t
[0036]Q
g,buy,t
＝Q
GB,t
+Q
CHP,t
‑
Q
P2G,g,t
+P
GSD,ch,t
‑
P
GSD,dis,t
[0037]Q
P2G,hy,t
＝Q
FC,hy,t
+Q
MR,hy,t
+P
HS,ch,t
‑
P
HS,dis,t
[0038]式中：P
DR,t
表示需求响应后t时刻的电负荷；P
CHP,t
为t时刻热电联产机组的的发电功率；P
WT,,t
为t时刻风电的实际出力值；P
PV,,t
为t时刻光伏的实际出力值；P
ESS,ch,t
和P
ESS.dis,t
分别表示t时刻电储能装置的蓄能和释能功率；P
e,buy,t
为t时刻虚拟电厂的购电功率；P
FC,t
为氢燃料电池t时刻输出电功率；P
P2G,t
为电转气设备t时刻的运行功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法，其特征在于，包括：步骤S1、建立负荷侧综合需求响应模型；步骤S2、建立电转气的两阶段运行模型；步骤S3、建立虚拟电厂低碳经济调度模型；步骤S4、求解虚拟电厂经济优化调度模型。2.根据权利要求1所述的阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：S1.1：根据电负荷特性，建立电负荷需求响应模型；S1.2：根据热负荷特性，建立热负荷需求响应模型。3.根据权利要求1所述的阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：S2.1：引入碳捕集
‑
电转气联合运行模式，建立碳捕集与电转气运行模型；S2.2：建立氢燃料电池运行模型。4.根据权利要求3所述的阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法，其特征在于，所述碳捕集与电转气运行模型如下：式中：P
CCS,t
为碳捕集装置t时刻的运行功率；P
CCSF,t
、P
CCSO,t
分别为碳捕集装置t时刻的固定能耗与运行能耗；λ
c
为捕集单位CO2的耗电量；Q
c,t
为t时刻捕获的CO2总量；Q
P2G,c,t
和Q
F,c,t
分别为t时刻电转气设备进行甲烷化反应时消耗CO2的量和封存CO2的量；η
c
为CO2的捕集率；Q
CHP,t
为热电联产机组t时刻消耗的天然气量；e
g
为碳排放强度；Q
MR,hy,t
为t时刻甲烷化阶段所消耗的氢气量；υ为甲烷化反应时消耗CO2的系数；Q
P2G,hy,t
为电转气设备t时刻制取氢气量；P
P2G,t
为电转气设备t时刻的运行功率；为电解制氢的效率；Q
P2G,g,t
为电转气设备t时刻合成的甲烷量；为甲烷化效率。5.根据权利要求3所述的阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法，其特征在于，所述氢燃料电池运行模型如下：式中：P
FC,t
、H
FC,t
分别为氢燃料电池t时刻输出电功率与输出热功率；Q
FC,hy,t
为氢燃料电池t时刻输入氢能的功率；η
FC,e
、η
FC,h
分别为氢燃料电池产电效率、产热效率；P
FC,max
和P
FC,min
分别为燃料电池的最大和最小运行功率。
6.根据权利要求1所述的阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：S3.1：在阶梯碳交易机制下，建立虚拟电厂阶梯碳交易模型；S3.2：在综合考虑虚拟电厂的购能成本、碳交易成本和需求响应成本的基础上，建立虚拟电厂低碳经济调度模型。7.根据权利要求6所述的阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法，其特征在于，所述虚拟电厂阶梯碳交易模型如下：式中：C
ct
为虚拟电厂的碳交易成本，为正代表购买，为负代表售出；λ为碳交易基准价格；δ为碳减排补偿系数；D
VPP
为虚拟电厂的碳排放权交易量；l为碳排放区间长度；α为价格增长幅度。8.根据权利要求6所述的阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法，其特征在于，所述虚拟电厂低碳经济调度模型，包括：以系购能成本、碳交易成本和需求响应成本之和最小的目标函数及约束条件；其中，约束条件包括热电联产机组约束、燃气锅炉模型、储能约束、新能源约束、功率平衡约束。9.根据权利要求8所述的阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法，其特征在于，所述目标函数如下：C
VPP
＝min(C
buy
+C
ct
+C
p,DR
+C
h,DR
)式中：C
VPP<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐慧慧，田云飞，彭婧，赵宇洋，杨德州，柴宜，程紫运，张海生，迟昆，陈兆雁，高政，李静，魏万盛，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：