【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及低碳領域的配電網碳勢評估技術，具體涉及一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法。
技術介紹
1、隨著國際能源變革步伐加快，中國從高速發展向高質量發展的轉變也對電力工業轉型升級提出了新要求。電力工業發展的主要目標由長期以來的保障供應為主，轉變為構建清潔低碳、安全高效、靈活智能的現代電力工業體系，清潔低碳是電力工業發展的重點之一。配電網是連接輸電網和終端用戶的橋梁。從低碳發展的視角來看，配電系統可將低碳目標作為優化運行的考慮要素。碳排放流理論的建立為電力系統中碳排放的分析提供了新的思路。在引入碳排放流后，當主網運行方式發生改變時，配電系統接入系統節點碳勢的改變實時可知，配電系統的運行策略將有據可依，進而實現面向低碳的優化運行。目前缺乏依據碳排放流所形成的配電網碳勢評估模型。因此，在評估過程中基于碳排放流理論體系，建立起科學合理的配電網碳勢評估模型，實現根據任意已知的系統潮流分布得到系統任意節點的實時碳勢，促進低碳電力技術的進一步發展，是技術人員的主要目標。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了克服現有技術的不足，一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，能夠實現對配電網碳勢變化的精準感知，實現低碳減排。
2、實現上述目的的一種技術方案是：一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，包括如下步驟：
3、步驟1：建立基于潮流追蹤法建立配電網絡碳排放流模型，輸入配電系統線路參數、節點參數、設備參數的原始數據進行初始化；
4、步驟2：利用sh
5、步驟3：計算得到配電系統的碳排放流；
6、步驟4：利用配電系統碳排放流模型計算各分布式發電機組gi的碳排放量，通過基于碳排放流理論及shapley值法的階梯式碳交易模型，得到碳交易成本；
7、步驟5：進行配電系統優化調度；
8、步驟6：判斷新聯絡線功率與原聯絡線功率之差的絕對值是否小于配電網的收斂精度，若成立則迭代終止，若不成立則轉向步驟3，通過二分法對聯絡線功率進行約束以防止出現震蕩情況；
9、步驟7：輸出低碳調度結果進行碳勢評估。
10、進一步的，步驟1中，基于潮流追蹤法建立配電網絡碳排放流模型遵循以下兩個基于配電系統碳排放流基本原則：(1)能量歸并原則：各支路的能量流入某一節點時，該節點的節點碳勢視為各流入該節點支路的碳流密度關于有功潮流的加權平均；(2)能量分配原則：流出某一節點的各支路碳流密度數值相等。
11、進一步的，碳流率r和碳流密度ρ的概念公式分別如下所示：
12、
13、
14、式中：f表示流入的碳排放量；t表示時間；p為有功潮流。
15、進一步的，根據基于配電系統碳排放流基本原則，利用拓展關聯矩陣a，建立配電網絡的碳排放流計算模型具體為：
16、拓展關聯矩陣a＝(aij)n×n，n為節點數；
17、
18、式中：sij表示節點i到j的支路潮流；sji表示節點j到i的支路的潮流；sti表示注入節點i的潮流，其計算方法如式(4)所示：
19、
20、式中：ski表示支路的注入節點i的潮流，sgi表示供電機組注入節點i的功率；
21、對于拓展關聯矩陣a每行的元素之和組成的矩陣為負荷功率矩陣sl，即[sl1,sl2,sl3,...sln]t，同時a為可逆矩陣，因此得出以下表達式：
22、e＝a-1sl(5)
23、式中：矩陣e為單位列向量；
24、同理，拓展關聯矩陣a的每列的元素之和組成的矩陣為[sg1,sg2,sg3,...sgn]，等于能源注入節點的潮流矩陣sg，也可得到下式：
25、e＝(a-1)tsg?(6)
26、根據以上拓展關聯矩陣a的性質，分別可推導出供能設備的能量流對負荷功率的分配關系：
27、sg＝sgga-1sl?(7)
28、sl＝sll(a-1)tsg?(8)
29、式中：sgg和sll為能源注入節點的潮流矩陣的對角矩陣和負荷功率矩陣的對角矩陣；sl為拓展關聯矩陣a每行的元素之和組成的矩陣為負荷功率矩陣；
30、將式(6)進行拓展，可得：
31、el＝sll(a-1)tsggig?(9)
32、式中：el為負荷的對應碳排放矩陣；ig為供能設備的碳排放強度矩陣；
33、如此可得負荷碳排放與供能設備功率和其碳排放強度的關系，根據得到的負荷碳排量，可計算出各節點負荷的碳勢；
34、
35、il＝[el1,el2,el3,...eln]?(11)
36、式中：eli為節點i的負荷碳勢，il為節點負荷的碳勢矩陣；
37、根據各支路潮流和供能設備功率的關系可計算出支路碳流密度，令k＝sgga-1，可得支路潮流和供能設備功率的關系；
38、si→s-t＝kissst?(12)
39、式中：si→s-t表示節點i的供能設備對節點s到t支路的對應功率，kis為節點供能設備對節點i到s支路的對應碳排放；sst表示節點s到t支路的潮流；
40、節點i的供能設備對節點s到t支路的對應碳排放ei→s-t的計算如式(13)所示：
41、ei→s-t＝si→s-tigi＝kissstigi?(13)
42、因此，可計算出節點s到t的支路的碳流密度is-t；
43、
44、5.根據權利要求1所述的一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，其特征在于，步驟2中，利用shapley值法，計算各分布式機組各個時段的碳排放責任合理范圍的具體方法為：
45、步驟2.1：設由各發電機組組成聯盟i，若發電機組數量為m，則所有子聯盟的數量為2m-1；則含有發電機組gi的子聯盟數量為2m-1；針對每一個子聯盟，在系統中剔除掉不在此子聯盟的發電機組后，進行集中式的經濟調度；
46、步驟2.2：根據步驟1中的調度結果，計算出各子聯盟各時間段的碳排放量；
47、步驟2.3：計算出各時間段發電機組gi加入各子聯盟時的邊際影響v(s)-v(s-{i})，以及權重；
48、步驟2.4：當發電機組gi加入到各子聯盟時，其承擔的碳排放責任不能大于其邊界作用的最大值也不能小于其邊界作用的最小值
49、步驟2.5：根據階梯式碳交易的碳交易價格。
50、進一步的，步驟2.1中，集中式的經濟調度的目標函數以經濟成本最低為目標，目標函數如下式所示：
51、minfs＝fe(17)
52、
53、式中：fs為總成本；ag、bg和cg為機組gi的發電系數；pg,g,t為機組gi的發電功率。
54、進一步的，步驟2.4中，設置發電本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1：建立基于潮流追蹤法建立配電網絡碳排放流模型，輸入配電系統線路參數、節點參數、設備參數的原始數據進行初始化；步驟2：利用Shapley值法，計算各分布式機組各個時段的碳排放責任合理范圍；步驟3：計算得到配電系統的碳排放流；步驟4：利用配電系統碳排放流模型計算各分布式發電機組Gi的碳排放量，通過基于碳排放流理論及Shapley值法的階梯式碳交易模型，得到碳交易成本；步驟5：進行配電系統優化調度；步驟6：判斷新聯絡線功率與原聯絡線功率之差的絕對值是否小于配電網的收斂精度，若成立則迭代終止，若不成立則轉向步驟3，通過二分法對聯絡線功率進行約束以防止出現震蕩情況；步驟7：輸出低碳調度結果進行碳勢評估。
2.根據權利要求1所述的一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，其特征在于，步驟1中，基于潮流追蹤法建立配電網絡碳排放流模型遵循以下兩個基于配電系統碳排放流基本原則：(1)能量歸并原則：各支路的能量流入某一節點時，該節點的節點碳勢視為各流入該節點支路的碳流密度關于有功潮流的加權平均；(2)能量分配原
3.根據權利要求1所述的一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，其特征在于，碳排放流模型的碳流率R和碳流密度ρ的概念公式分別如下所示：
4.根據權利要求2所述的一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，其特征在于，根據基于配電系統碳排放流基本原則，利用拓展關聯矩陣A，建立配電網絡的碳排放流計算模型具體為：
5.根據權利要求1所述的一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，其特征在于，步驟2中，利用Shapley值法，計算各分布式機組各個時段的碳排放責任合理范圍的具體方法為：
6.根據權利要求5所述的一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，其特征在于，步驟2.1中，集中式的經濟調度的目標函數以經濟成本最低為目標，目標函數如下式所示：
7.根據權利要求5所述的一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，其特征在于，步驟2.4中，設置發電機組Gi的碳交易階梯值分別為其邊界作用的最大值、平均值和最小值計算公式如下：
8.根據權利要求5所述的一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，其特征在于，步驟2.5中，碳交易成本由下式計算而得：
9.根據權利要求1所述的一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，其特征在于，步驟5中，進行配電系統優化調度的具體方法為，配電系統低碳優化以各設備運行成本fT,e與碳交易成本fco2之和最小為目標，考慮電價型需求響約束，得到新聯絡線功率Pcl,i,t+1和Qcl,i,t+1；目標函數如下所示：
10.根據權利要求1所述的一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，其特征在于，步驟6中，配電網的收斂精度，取值為0.05MW。
...【技術特征摘要】
1.一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1：建立基于潮流追蹤法建立配電網絡碳排放流模型，輸入配電系統線路參數、節點參數、設備參數的原始數據進行初始化；步驟2：利用shapley值法，計算各分布式機組各個時段的碳排放責任合理范圍；步驟3：計算得到配電系統的碳排放流；步驟4：利用配電系統碳排放流模型計算各分布式發電機組gi的碳排放量，通過基于碳排放流理論及shapley值法的階梯式碳交易模型，得到碳交易成本；步驟5：進行配電系統優化調度；步驟6：判斷新聯絡線功率與原聯絡線功率之差的絕對值是否小于配電網的收斂精度，若成立則迭代終止，若不成立則轉向步驟3，通過二分法對聯絡線功率進行約束以防止出現震蕩情況；步驟7：輸出低碳調度結果進行碳勢評估。
2.根據權利要求1所述的一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，其特征在于，步驟1中，基于潮流追蹤法建立配電網絡碳排放流模型遵循以下兩個基于配電系統碳排放流基本原則：(1)能量歸并原則：各支路的能量流入某一節點時，該節點的節點碳勢視為各流入該節點支路的碳流密度關于有功潮流的加權平均；(2)能量分配原則：流出某一節點的各支路碳流密度數值相等。
3.根據權利要求1所述的一種計及碳排放流理論的配電網碳勢評估方法，其特征在于，碳排放流模型的碳流率r和碳流密度ρ的概念公式分別如下所示：
4.根據權利要求2所述的一種計及碳排放流理論的配電...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊冰芳，朱凱，黃晨宏，鄭真，沈曉峰，徐友剛，吳繼健，方祺，孫進，顧華，沈偉，朱能，梁晟，馮若愚，黃冠，董玥，劉方蕾，劉一童，姚遠，柴守江，
申請(專利權)人：國網上海市電力公司，
類型：發明
國別省市：
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