【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能源规划领域，具体涉及一种考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳方法及装置。
技术介绍
1、随着“双碳”政策的提出，新型清洁能源的大规模投入和传统化石能源使用规模的缩减已经成为必需，发展低碳电力市场已经迫在眉睫，电力市场和碳交易市场的耦合能够优化系统的资源配置、促进节能减排，多种能源系统的耦合及不同电力市场的联合优化是目前需要解决的问题。
2、企业为参与激励型需求响应的主流，其用能基数大，需求集中好管理。一般来说，企业参与需求响应的负荷量越大，其获得的奖励也就越多，但是各企业的体量不同，进行削减和转移的负荷量也不唯一。对于微小型企业来说，其本身用能很少，参与需求响应的负荷量也很小，采用传统的激励方式不能够调动此类企业参与需求响应的积极性。
3、粒子群算法灵感来源于鸟类搜索食物的行为，其特点是设计一群无质量的粒子来模拟鸟类觅食的过程，粒子具有2个特性，即速度和位置，速度代表单位时间内粒子的位移，位置代表粒子位移的方向。但是，粒子群算法容易陷入局部最优、过早收敛等问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳方法。
2、建立含碳捕集设备和电转气设备的低碳综合能源系统模型；引入需求响应贡献度的概念，构建综合需求响应模型；以低碳综合能源系统的运行成本作为目标函数，整体运行成本包括碳捕集设备、电转气设备、燃气轮机等设备的运行成本以及需求响应成本和碳交易成本等；采用非线性惯性权重、异步学习因子
3、进一步地，构建改进综合能源系统模型，其由微型燃气轮机、风力发电机、太阳能光伏发电系统、热电联产装置、储热罐、天然气罐、储能电池、碳捕集设备和电转气设备。
4、进一步地，建立考虑用户需求响应贡献度的综合需求响应模型，具体包括：
5、气负荷与电负荷具有相似的商品属性，使用价格弹性矩阵e(i,j)对价格型需求响应进行描述，e(i,j)的计算式为：
6、
7、式中，e(i,j)由自弹性系数和交叉弹性系数构成；qi，δqi分别为第i时间段的电/气负荷需求量及其变化量；pi，δpi分别为第i时间段的电/气价及其变化量；pj，δpj分别为第j时间段的电/气价及其变化量。
8、经过响应后的电/气负荷为：
9、
10、式中，qn为实施分时电/气价后的电/气负荷需求。
11、计及用户贡献度的激励型需求响应为，在设定的负荷阈值之下，以用户参与需求响应的负荷量占其消耗总负荷的比例为依据给予激励补贴；在设定的负荷阈值之上，以用户参与需求响应的负荷总量为依据给予激励补贴。
12、当用户的用能量小于设定的负荷阈值时，其激励补贴计算式如式为：
13、
14、式中，u为负荷类型，为用户i第u种负荷参与需求响应的总负荷量；pi,u为用户i使用的第u种负荷总量；ωu为第u种负荷的需求响应补偿基价；a1表示电压偏差率；δu为实际电压与标称电压u0的差值。由于在pi,u较小时，很小的波动都能引起乘式较大的变化，所以在一定的负荷阈值之下，将用户的需求响应激励与贡献度挂钩，能够激发用户的积极性；同时用户的电负荷发生变化时，电压会产生一定的偏差，会给配电网的安全运行带来很大的风险，所以，为保障电网安全稳定运行，用户参与电能需求响应的负荷量需在规定范围内，避免对配电网带来风险。
15、当用户的用能量大于设定的负荷阈值时：
16、
17、式中，ψu为需求响应补偿基价，此时的通常较大，为了照顾用户用能的舒适度，ψu的大小与有关，其计算式如下：
18、
19、式中，χu为实际负荷偏离边界，当实际负荷在χu之内时，按照价格进行补贴；当实际负荷在χu之外时，按照价格进行补贴；由于用户用能舒适度越弱，补贴越大，所以
20、进一步地，改进综合能源系统的目标函数为：
21、微型燃气轮机出力计算式为：
22、
23、式中：为第i台燃气轮机在t时段的供电量；为第i台燃气轮机在t时段的天然气消耗量；为燃气轮机在t时段的发电效率；ωmt为微型燃气轮机构成的集合；t为系统的运行时间。
24、t时段内微型燃气轮机成本函数为：
25、
26、式中：kgas为天然气价格。
27、热电联产设备电出力和热出力分别为：
28、
29、式中：为热电联产设备j在t时段的供电量；为热电联产设备j在t时段发电消耗的天然气量；为热电联产设备j在t时段的发电效率。为热电联产设备j在t时段的供热量；为热电联产设备j在t时段产热消耗的天然气量；为热电联产设备j在t时段的供热效率；ωchp为热电联产设备构成的集合。
30、热电联产设备总出力为：
31、
32、t时段内热电联产设备成本函数为
33、
34、碳交易机制为：
35、
36、式中：r表示系统的碳排放配额，碳配额方式采用无偿配额方式；α为生产单位电量的碳排放配额；为微型燃气轮机发出的电功率；分别为热电联产设备发出的电功率和热功率；β为热电联产设备生产热量向电量的折算系数。
37、碳捕集量的计算式为：
38、
39、式中：表示第c台碳捕集设备在t时段的碳捕集量；表示第c台碳捕集设备在t时段的耗电量；ω为碳捕集设备的碳捕集效率；ωccs为碳捕集设备构成的集合。
40、碳封存成本为：
41、
42、式中：cse为碳封存成本；kse为封存1t co2的成本；qse为co2封存量。
43、碳捕集设备在t时段向p2g设备输送的co2总量为：
44、
45、式中：κ表示p2g设备生产单位天然气消耗的co2质量；ηp2g表示p2g设备的电转气效率；表示第d台p2g设备在t时段消耗的电量；ωp2g为p2g设备构成的集合。
46、系统生产的co2质量为：
47、
48、式中：表示系统在t时间段内生产的co2质量；γc为微型燃气轮机和热电联产机组发出1mwh电量产生的co2质量。
49、定义c3为系统的碳交易成本，其计算式为：
50、
51、式中：ψ为碳交易价格。
52、t时段内p2g设备生产的天然气计算式为：
53、
54、式中：为p2g设备t时段内生产的天然气量；h为天然气高热值。
55、p2g设备成本主要有购碳成本和设备维护成本，其计算式为：
56、
57、式中：kco2为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳方法，其特征在于，所建立的低碳综合能源系统模型中包含碳捕集设备模型、电转气设备模型、燃气轮机模型、燃气锅炉模型、电制冷机模型、储能电池模型、风电机组模型、光伏机组模型。
3.根据权利要求1所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳方法，其特征在于，考虑用户需求响应贡献度的综合需求响应模型，具体包括：
4.根据权利要求1所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳方法，其特征在于，以低碳综合能源系统的运行成本作为目标函数，具体包括：
5.根据权利要求1所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳方法，其特征在于，所述模型需满足各设备的出力约束、爬坡约束和电热负荷平衡约束，具体包括：
6.根据权利要求1所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳方法，其特征在于，采用非线性惯性权重、异步学习因子和混沌映射策略改进粒子群算法；
7.一种考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳
8.根据权利要求7所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳装置，其特征在于，所建立的低碳综合能源系统模型中包含碳捕集设备模型、电转气设备模型、燃气轮机模型、燃气锅炉模型、电制冷机模型、储能电池模型、风电机组模型、光伏机组模型。
9.根据权利要求7所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳装置，其特征在于，考虑用户需求响应贡献度的综合需求响应模型，具体包括：
10.根据权利要求7所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳装置，其特征在于，以低碳综合能源系统的运行成本作为目标函数，具体包括：
11.根据权利要求7所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳装置，其特征在于，所述模型需满足各设备的出力约束、爬坡约束和电热负荷平衡约束，具体包括：
12.根据权利要求7所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳装置，其特征在于，采用非线性惯性权重、异步学习因子和混沌映射策略改进粒子群算法；
13.一种存储介质，用于存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时实现如权利要求1-6任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳方法，其特征在于，所建立的低碳综合能源系统模型中包含碳捕集设备模型、电转气设备模型、燃气轮机模型、燃气锅炉模型、电制冷机模型、储能电池模型、风电机组模型、光伏机组模型。
3.根据权利要求1所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳方法，其特征在于，考虑用户需求响应贡献度的综合需求响应模型，具体包括：
4.根据权利要求1所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳方法，其特征在于，以低碳综合能源系统的运行成本作为目标函数，具体包括：
5.根据权利要求1所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳方法，其特征在于，所述模型需满足各设备的出力约束、爬坡约束和电热负荷平衡约束，具体包括：
6.根据权利要求1所述的考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳方法，其特征在于，采用非线性惯性权重、异步学习因子和混沌映射策略改进粒子群算法；
7.一种考虑需求响应贡献度与电网安全的光伏消纳装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈权，段宇辰，丁津津，李蕊，李国丽，汪勋婷，惠慧，
申请(专利权)人：安徽大学绿色产业创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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