【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及綜合能源，特別涉及一種城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法及系統。
技術介紹
1、能源和環境是人類社會得以生存發展的重要物質基礎，人類目前主要依賴的能源是化石燃料，然而化石燃料不僅面臨日益枯竭的危險，而且大量化石燃料使用帶來的環境問題正在嚴重制約經濟、能源和環境之間的協調發展，傳統的攫取和依賴不可再生資源的增長方式已經不能維持經濟社會發展，以石油和煤炭為核心的化石能源時代即將結束，我們將要面臨的是新能源和化石能源互補的“混合能源時代”。人類社會的快速發展和化石燃料的不受控制的使用導致了全球變暖等一系列棘手問題。因此，減少二氧化碳排放已成為全球目標，而電力行業占比巨大，因此具有巨大潛力。
2、在能源互聯網和國家環境保護的建設中，我國提出建立碳交易市場等政策機制，節能減排也成為最熱門的話題。綜合能源系統(ies)是一種提高清潔能源份額和減少二氧化碳排放的技術。現有的電力系統優化調度研究主要體現在兩個方面：系統規劃和系統運行。對于能源系統來說，碳交易被視為在許多減少碳排放的舉措之間保持動態平衡的主要措施。盡管現有方法在減少碳排放方面有一定的效果，但它們不能同時保持系統成本不變。因此，需要引入更合理的碳交易機制。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了克服已有技術的缺陷，提出一種城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法及系統，能夠有效減少碳排放量，有利于清潔機組上網。
2、為實現上述目的，本專利技術采用以下具體技術方案：
3、本專利技術提供的
4、s1、獲取綜合能源系統的運行數據及參數；所述綜合能源系統包括燃氣輪機、燃氣鍋爐、風力渦輪機、燃煤機組、儲能設備、電動汽車以及負荷；
5、s2、基于能量轉換和存儲裝置，構建電-氣-儲熱聯合供電的綜合能源系統結構；
6、s3、引入階梯式碳交易機制，建立分級計算模型；
7、s4、建立基于分級碳交易的綜合能源系統低碳調度模型，構建功率平衡約束、p2g約束、儲氣罐約束、燃氣輪機約束。
8、進一步地，步驟s2中，綜合能源系統結構如下：
9、能量轉換過程中熱量由燃氣輪機和燃氣鍋爐提供；電力由燃氣輪機、風力渦輪機和燃煤機組提供；電力通過電轉氣設備轉化為氫氣和天然氣；氫氣被部分出售，剩余儲存在儲氣設施中，送往天然氣系統。
10、進一步地，步驟s3中，建立分級計算模型表示如下：
11、碳交易配額為：
12、
13、式中，fz、fc、ff和fchp分別為綜合能源系統、常規火電機組、燃氣鍋爐和熱電聯產系統的碳排放自由配額；ψc、ψf和ψchp分別是常規火電機組、燃氣鍋爐和熱電聯產系統的單位集；φe和φh分別是單位發電量和供熱產生的碳排放量；η是從發電到供暖的轉換系數，zci和zbi分別是傳統機組和熱電聯產機組的發電量；zfi和zei分別是一臺鍋爐和熱電聯產機組的供熱量；
14、分級計算模型為：
15、
16、式中，是所需系統中碳交易的成本；a是分段間隔的長度；α和β分別是交易市場上碳交易的價格和增長跨度；fn、fp、fz和fp2g分別是發電公司、傳統發電廠、熱電聯產廠、燃氣鍋爐排放和p2g設備吸收的二氧化碳排放；和b分別是p2g設備消耗的實際功率和此時捕獲的碳排放量，ψp2g是p2g設備對應的單位集；μ和v分別為燃氣鍋爐和燃氣輪機的個數。
17、進一步地，步驟s4中，基于分級碳交易的綜合能源系統低碳調度模型的目標函數如下：
18、
19、式中，m是總的系統操作成本；碳交易成本燃煤機組成本mh、購買天然氣成本mr和電改氣設備收入mρ2g；ηg和hg分別為天然氣價格和熱值；zgh為單位電能轉換的熱能，是常規火力發電機組每單位時間的輸出功率，xi，yi，zi是與成本相對應的系數；在時間為t時的燃氣系統中，和分別是單個鍋爐和渦輪機的熱輸出和電輸出；相應的效率，γu取0.8，γv取0.35；kh、ku和kv分別為燃煤機組、燃氣鍋爐和燃氣輪機的總數，kh+ku+kv＝kz；是氫的價格；是產生的氫的量；是天然氣的產量。
20、進一步地，步驟s4中，功率平衡約束為：
21、
22、式中，和分別是綜合能源系統中的電力負荷、熱負荷和燃氣負荷的功率；和分別為購買的電力和天然氣；和是燃氣輪機、燃氣鍋爐和p2g設備的輸入功率；是由風能分配的功率；和以及分別對應于電能和熱能的產生和存儲功率；γp2g是p2g的工件比率；和分別是儲氣系統的釋放功率和儲氣功率；
23、
24、式中，和分別是單位間隔內發射和廢棄的風力。
25、進一步地，步驟s4中，p2g約束為p2g設備滿足其額定功率約束：
26、
27、式中，是p2g設備的額定功率。
28、進一步地，步驟s4中，儲氣罐約束為：
29、
30、式中，和分別是t時段內儲氣罐的儲氣、進氣和排氣；和分別表示在循環開始和結束時的氣體儲存；和分別是單位時間內氣體入口和氣體釋放的上界；是氣體儲存容量的上限；λ是一個二進制變量，表示單位時間內只能執行進氣或排氣。
31、進一步地，步驟s4中，燃氣輪機約束為：
32、
33、式中，表示第i個燃氣輪機在時段t輸出的電功率；和分別為燃氣輪機發電效率和余熱鍋爐熱回收效率；λgas表示天然氣熱值；表示在時段t時第i個燃氣輪機的燃氣消耗速率；表示余熱鍋爐輸出的熱功率；表示燃氣輪機的最小發電功率；表示燃氣輪機的最大發電功率。
34、本專利技術提供的城市級電-氣-熱-儲多能協同調控系統，應用上述的城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法，包括：
35、數據獲取模塊，用于獲取綜合能源系統的運行數據及參數；
36、模型模塊，用于以發電成本和二氧化碳排放交易成本之和最小為目標，建立綜合能源系統低碳調度模型；
37、約束模塊，用于構建優化綜合能源系統低碳調度模型的約束條件；
38、求解模塊，用于在約束條件下求解綜合能源系統低碳優化調度模型的最優解；
39、調度模塊，用于以最優解為調度方案對綜合能源系統進行多能協同的調度。
40、本專利技術能夠取得如下技術效果：
41、本專利技術考慮分級碳交易機制，在此基礎上創建集電力、天然氣、熱能和儲能于一體的能源系統，實現綜合能源系統中多種儲能設備的協調優化，充分發揮綜合能源系統的供能潛力和儲能調節潛力，提高綜合能源系統的優化運行能力；考慮分級碳交易機制，建立低碳調度模型，且采用階梯式碳交易更有利于清潔機組上網，有效降低二氧化碳排放量。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法，其特征在于，步驟S2中，綜合能源系統結構如下：
3.根據權利要求1所述的城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法，其特征在于，步驟S3中，建立分級計算模型表示如下：
4.根據權利要求1所述的城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法，其特征在于，步驟S4中，基于分級碳交易的綜合能源系統低碳調度模型的目標函數如下：
5.根據權利要求1所述的城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法，其特征在于，步驟S4中，功率平衡約束為：
6.根據權利要求1所述的城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法，其特征在于，步驟S4中，P2G約束為P2G設備滿足其額定功率約束：
7.根據權利要求1所述的城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法，其特征在于，步驟S4中，儲氣罐約束為：
8.根據權利要求1所述的城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法，其特征在于，步驟S4中，燃氣輪機約束為：
9.一種城市級電
...【技術特征摘要】
1.一種城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法，其特征在于，步驟s2中，綜合能源系統結構如下：
3.根據權利要求1所述的城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法，其特征在于，步驟s3中，建立分級計算模型表示如下：
4.根據權利要求1所述的城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法，其特征在于，步驟s4中，基于分級碳交易的綜合能源系統低碳調度模型的目標函數如下：
5.根據權利要求1所述的城市級電-氣-熱-儲多能協同調控方法，其特...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫勇，李威，李寶聚，李德鑫，張海鋒，莊冠群，孟祥東，王海龍，賈瑋，付明，梁加本，
申請(專利權)人：國網吉林省電力有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。