【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及综合能源系统优化调度，具体涉及一种基于阶梯式碳交易下含p2g和ccs耦合的综合能源系统优化调度方法。
技术介绍
1、综合能源系统ies(integrated energy system)作为可以提升可再生能源消纳的媒介，其内部耦合了多种能源，能促进能源的高效应用，并减少碳排放量。因此，在“双碳”背景下，发展综合能源系统已成为必然选择，是节能降碳的必要路径。
2、本专利技术研究综合能源系统的核心方向主要是通过提升清洁能源的比例和降低二氧化碳的排放量，从而推动ies的可持续发展。碳交易机制对于推动能源低碳转型具有关键作用。目前，已有研究将碳交易机制引入ies，并分析其对ies低碳运行的影响。
3、文献[1]:瞿凯平,黄琳妮,余涛,张孝顺.碳交易机制下多区域综合能源系统的分散调度,中国电机工程学报,2018.为解决综合能源系统信息不完整情况下的优化运行问题，将碳交易机制与ies相结合，进而分析了碳交易成本在系统运行方面的重要作用。但论文中的碳交易机制都为传统碳交易机制，在促进ies减排方面具有一定效益，却忽视了系统的经济效益。
4、此外，由于风光机组出力的不确定性和接入容量较高，导致系统弃风弃光问题变得突出，为了进一步促进新能源的消纳和碳减排，文献[2]:崔杨，闫石，仲悟之，等.含电转气的区域综合能源系统热电优化调度[j].电网技术，2020.提出含p2g的区域综合能源调度优化模型，通过算例验证表明含p2g区域综合能源系统能有效提高园区能源的利用率。文献[3]:张兴平；张又中；计及p2
5、1)现有技术中综合能源系统建立模型过程中，未考虑p2g和ccs耦合模型，从而出现新能源的消纳能力低和碳减排弱；
6、2)现有的碳交易机制模型建立过程中，未充分考虑不同碳交易机制参数对综合能源系统优化运行的影响，从而导致系统碳排放量不能得到充分约束；
7、3)此外，由于园区可再生能源的不确定性，新能源预测方面也存在一些问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于阶梯式碳交易下含p2g和ccs耦合的综合能源系统优化调度方法，该方法将阶梯式碳交易机制和需求响应引入综合能源系统后，有效降低了系统的总调度成本和系统的碳排放量，阶梯式碳交易对系统的碳排放更具约束力，能更好引导碳排放量。
2、本专利技术采取的技术方案为：
3、基于阶梯式碳交易下含p2g和ccs耦合的综合能源系统优化调度方法，包括以下步骤：
4、步骤一：构建包括p2g-ccs耦合系统、热电联产机组、燃气锅炉、电锅炉、风电机组及储能等设备并考虑需求响应的综合能源系统模型；
5、步骤二：引入阶梯式碳交易机制，分析其对综合能源系统碳排放量的约束，建立综合能源系统阶梯式碳交易机制模型；
6、步骤三：针对园区新能源的不确定性，用核密度估计和copula函数对风、光出力进行典型场景生成；
7、步骤四：以购能成本、设备运行成本和碳排放成本最小为目标函数并考虑各约束条件建立综合能源系统低碳经济调度模型，利用matlab调用商业求解器cplex对该线性规划模型进行求解。
8、所述步骤一中，综合能源系统模型包括：
9、1).建立ccs和p2g耦合模型：
10、ccs与p2g耦合是将碳捕集、封存技术和电转气技术结合起来，以实现高效的碳循环和节能减排工作，并降低购买co2成本和运输co2的风险。ccs工作的总能耗包含固定能耗和运行能耗，固定能耗一般是不随工作强度变化，而运行能耗则是随捕捉co2量增加而增加的。p2g是利用电解将水转化为h2和o2，然后再通过化学反应将co2转化为甲烷燃气。在ccs与p2g耦合模型中，ccs首先捕集ies工作过程中排放的co2并封存，然后直接将捕集到的co2用于p2g过程中，实现碳循环和能源利用。此耦合模型如下：
11、
12、式(1)中：pccs,t、pccs_f,t、pccs_o,t分别为碳捕集系统在t时段的总能耗，固定能耗和运行能耗；εccs为ccs的能耗系数，μccs为ccs捕集co2的效率；mccs_co2,t、mgb_co2,t、mchp_co2,t分别为ccs捕获co2的量和gb、chp机组t时段所排放的co2量；pel,t、pmr,t分别为el设备t时段的产氢功率、耗电功率以及mr设备的产气功率和耗氢功率；ηel，ηmr分别为el和mr的变换效率。
13、甲烷化需要的co2的质量根据甲烷化生成的体积确定如式(2)所示：
14、
15、式(2)中：分别为t时段ccs再生的co2量和天然气热值；为t时刻ccs封存的量；式(2)ccs捕获co2的量mccs_co2,t与式(1)相同，说明系统甲烷化的原料co2来自于ccs，实现了p2g-ccs的耦合。
16、p2g-ccs耦合运行约束如式(3)所示：
17、
18、式(3)中：分别为ccs的电功率上、下限和两段式p2g的电功率上、下限；分别为ccs功率爬坡速率的上、下限和两段式p2g功率爬坡速率的上、下限。
19、2).建立热电联产模型：
20、热电联产在综合能源系统中是比较重要的能源耦合装置，通过天然气来同时提供电、热能，实现能源的高效应用。其模型及其约束如式(4)所示：
21、
22、式(4)中：pg,chp(t)、pchp,e(t)、pchp,h(t)分别为t时chp输入的天然气功率和对应电、热能输出功率；为chp将天然气转换为电、热能的效率；为chp的天然气输入功率的限值；为chp的爬坡限值；分别为chp的热电比限值。
23、3).建立燃气锅炉模型：
24、燃气锅炉是一种将天然气和热能结合在一起的耦合装置，通过燃烧天然气产生热能，弥补燃气轮机供热的不足，实现综合能源系统中的热平衡。具体模型如式(5)所示：
25、
26、式(5)中：pgr,h(t)为t时段gb的输出热功率；ηgb为gb的天然气转热能的效率；pg,gb(t)为t时段gb的输入气功率；分别为gb功率的上、下限；分别为gb爬坡功率上、下限。
27、4).建立电锅炉模型：
28、电锅炉通过电能转化为热能，将水加热为热水或蒸汽以用于供热，其模型如式(6)所示：
29、
30、式中：ph,eb(t)、pe,eb(t)分别为eb产生的热功率和消耗的电功率，分别为eb功率的上、下限；分别为eb坡速率的上、下限。
31、5).建立储能设备约束本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于阶梯式碳交易下含P2G和CCS耦合的综合能源系统优化调度方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于阶梯式碳交易下含P2G和CCS耦合的综合能源系统优化调度方法，其特征在于：所述步骤一中，综合能源系统模型包括：
3.根据权利要求1所述基于阶梯式碳交易下含P2G和CCS耦合的综合能源系统优化调度方法，其特征在于：所述步骤二包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述基于阶梯式碳交易下含P2G和CCS耦合的综合能源系统优化调度方法，其特征在于：所述步骤三包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述基于阶梯式碳交易下含P2G和CCS耦合的综合能源系统优化调度方法，其特征在于：所述步骤四中，建立综合能源系统低碳经济调度模型，具体如下：
6.根据权利要求5所述基于阶梯式碳交易下含P2G和CCS耦合的综合能源系统优化调度方法，其特征在于：目标函数的约束条件包括：
【技术特征摘要】
1.基于阶梯式碳交易下含p2g和ccs耦合的综合能源系统优化调度方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于阶梯式碳交易下含p2g和ccs耦合的综合能源系统优化调度方法，其特征在于：所述步骤一中，综合能源系统模型包括：
3.根据权利要求1所述基于阶梯式碳交易下含p2g和ccs耦合的综合能源系统优化调度方法，其特征在于：所述步骤二包括如下步骤：
4.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李威武，高辉，刘正英，王辉，吴作辉，周珂锐，邹智超，
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：
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