【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统优化，具体涉及一种基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法及装置。
技术介绍
1、随着新能源的迅猛发展，新能源在电力系统中的比重日益提升。然而，新能源发电在储存和应用方面仍存在一定的不足，主要表现在较高弃风弃光率、碳减排效果不理想等方面。因此，构建基于碳电耦合的电力系统综合能源调度模型显得尤为重要。该模型通过制定既符合碳约束又有效利用储能技术的调度优化方案，可有效降低碳排放量和提升新能源的消纳率。
2、近年来，国际学术界和工业界已经对储能技术的数学建模及其运行优化进行了一定的探讨和研究。当前，综合能源系统的研究重点多聚焦于实现电源侧与储能侧联合运行的经济效益最大化，通过采用混合多类型储能的分布式能源系统运行求解方法，以促进分布式可再生能源系统的高效运行和新能源的最大化利用。此外，减少风电出力的随机性对电网稳定性的影响也是研究的重点。在碳约束机制方面，研究多集中在基于阶梯式碳交易机制的数学模型构建，旨在通过低碳技术和政策层面的优化，在包括碳交易成本、购气和煤耗成本、碳封存成本、机组启停成本以及弃风成本在内的最小化总成本的同时，增强系统的低碳性能和经济效益。
3、然而，这些研究往往基于特定数据和场景进行模拟，对于实际运行中的复杂性和不确定性因素考虑不足，导致算法的效率和可靠性有待提升，基于此，亟需一种考虑电力系统中的碳电耦合的综合能源系统的调度优化方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化
2、为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，包括：
3、步骤1、根据电力系统的生产特性，构建基于碳电耦合的电力系统框架，并衡量电力系统的经济性，构建目标函数；其中，电力系统框架包括电源侧、储能侧和负荷侧；
4、步骤2、建立电源侧的生产结构模型；
5、步骤3、建立储能侧的数学模型；
6、步骤4、在电源侧建立阶梯式碳交易模型，设定不同的碳排放阈值和相应的碳交易价格，优化电力系统的碳排放；
7、步骤5、确定电力系统框架的能量平衡约束条件、生产结构模型的约束条件和数学模型的约束条件，并基于目标函数对生产结构模型、数学模型和阶梯式碳交易模型进行求解，得出最优的电力系统综合能源调度方法。
8、根据本专利技术提供的一种基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，电源侧包括火力发电、风力发电和光伏发电，储能侧包括抽水蓄能系统、电化学储能系统、氢储能系统和压缩空气储能系统。
9、根据本专利技术提供的一种基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，目标函数的表达式为：
10、
11、式中，为总运行成本， t0为总运行时间，为t时刻的电化学储能系统的运行成本，为t时刻的氢储能系统的制氢成本，为t时刻的氢储能系统的燃氢成本，为t时刻的抽水蓄能系统的运行成本，为t时刻的压缩空气储能系统的运行成本，为t时刻的光伏发电成本，为t时刻的风力发电成本，是t时刻的火力发电成本；
12、其中，
13、
14、式中，为t时刻的抽水蓄能系统的运行功率，为抽水蓄能系统在单位功率下的运行费用，为抽水蓄能系统的抽蓄机组的启停费用，为抽水蓄能系统具有的抽蓄机组的数量，为第i个抽蓄机组在t时刻的启停状态的逻辑值，为第i个抽蓄机组在上一时刻的启停状态的逻辑值，如果启停状态为工作，则逻辑值为1，如果启停状态为停机，则逻辑值为0；
15、
16、式中，为电化学储能系统在单位功率下的运行费用，为电化学储能系统在t时刻的运行功率，为电化学储能系统的运行效率；
17、
18、式中，为氢储能系统的燃料电池在单位功率下的运行费用，为氢储能系统的燃料电池在t时刻的运行功率，为氢储能系统的电解池在单位功率下的运行费用，为氢储能系统的电解池在t时刻的运行功率；
19、
20、式中，为压缩空气储能系统在单位功率下的运行费用，为压缩空气储能系统的压缩机在t时刻的运行功率；
21、
22、式中，为光伏发电单位功率下的运行费用，为光伏发电在t时刻的运行功率，为风力发电单位功率下的运行费用，为风力发电在t时刻的运行功率，为火力发电单位功率下的运行费用，为火力发电在t时刻的运行功率。
23、根据本专利技术提供的一种基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，电力系统框架的能量平衡约束条件为：
24、
25、式中， ps、 pw、 pmt分别为光伏发电、风力发电、火力发电的输出功率， pload( t)为负荷需求功率；分别为抽水蓄能系统在t时刻的运行功率、电化学储能系统的蓄电池在t时刻的充放电功率、氢储能系统氢储能系统在t时刻的充放电功率、压缩空气储能系统氢储能系统在t时刻的充放电功率。
26、根据本专利技术提供的一种基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，电源侧的生产结构模型包括火力发电出力的功率模型、光伏发电出力的功率模型和风力发电出力的功率模型；
27、火力发电出力的功率模型为：
28、
29、式中， pmt为火力发电的输出功率， pgt为火力发电的燃气轮机运行功率，为火力发电的燃气轮机运行效率；
30、光伏发电出力的功率模型为：
31、
32、式中，为光伏发电的输出功率，为beta分布概率密度函数，为最大光照强度， s为光伏组件总面积，为光电转换率，为gamma函数，为beta分布概率密度函数的参数；
33、风力发电出力的功率模型为：
34、
35、式中，为风力发电的输出功率，为风力发电的额定输出功率， v为风速， vci为切入风速， vco为切出风速， vr为风力发电的额定风速。
36、根据本专利技术提供的一种基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，生产结构模型的约束条件包括火力发电的功率约束条件，火力发电的功率约束条件为：
37、
38、式中，为火力发电的额定功率。
39、根据本专利技术提供的一种基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，储能侧的数学本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，其特征在于，所述电源侧包括火力发电、风力发电和光伏发电，所述储能侧包括抽水蓄能系统、电化学储能系统、氢储能系统和压缩空气储能系统。
3.根据权利要求2所述的基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，其特征在于，所述目标函数的表达式为：
4.根据权利要求3所述的基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，其特征在于，所述电力系统框架的能量平衡约束条件为：
5.根据权利要求4所述的基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，其特征在于，所述电源侧的生产结构模型包括火力发电出力的功率模型、光伏发电出力的功率模型和风力发电出力的功率模型；
6.根据权利要求5所述的基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，其特征在于，所述生产结构模型的约束条件包括火力发电的功率约束条件，所述火力发电的功率约束条件为：
7.根据权利要求4所述的基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，其特征在
8.根据权利要求7所述的基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，其特征在于，所述数学模型的约束条件包括抽水蓄能系统的约束条件、电化学储能系统的约束条件、氢储能系统的约束条件和压缩空气储能系统的约束条件；
9.根据权利要求4所述的基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，其特征在于，所述阶梯式碳交易模型为：
10.一种基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，其特征在于，所述电源侧包括火力发电、风力发电和光伏发电，所述储能侧包括抽水蓄能系统、电化学储能系统、氢储能系统和压缩空气储能系统。
3.根据权利要求2所述的基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，其特征在于，所述目标函数的表达式为：
4.根据权利要求3所述的基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，其特征在于，所述电力系统框架的能量平衡约束条件为：
5.根据权利要求4所述的基于碳电耦合的电力系统综合能源调度优化方法，其特征在于，所述电源侧的生产结构模型包括火力发电出力的功率模型、光伏发电出力的功率模型和风力发电出力的功率模型；
6.根据权利要求5所述的基于碳电耦...
【专利技术属性】
技术研发人员：王世涵，唐飞，赵子懿，周天阔，张词，刘棕赫，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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