[发明专利]考虑碳排放的电、热、气转换优化运行配置方法和存储介质

权利要求书

1.一种考虑碳排放的电、热、气转换优化运行配置方法，其特征在于，包括：

建立电-热-气转换组件的数学模型、运营成本估算模型以及碳排放量模型；

根据建立的电-热-气转换组件的数学模型、运营成本估算模型以及碳排放量模型，构建目标函数并建立约束条件；

根据目标函数和约束条件，求解计算得到电、热、气的最优配置方案；

电-热-气转换组件的数学模型，包括：

交流电网的数学模型包括：

母线电压和电路节点导纳矩阵为：

V_i＝|V_i|∠θ_i＝|V_i|(cosθ_i+jsinθ_i)

Y_ij＝|Y_ij|∠θ_ij＝|Y_ij|(cosθ_ij+jsinθ_ij)＝G_ij+jB_ij

式中：V_i表示母线i上的电压，Y_ij表示电路节点i和电路节点j之间的互导纳，θ_ij＝θ_i-θ_j，θ_i表示母线i的电压向量角，θ_j表示母线j的电压向量角，G_ij表示电路节点i和电路节点j之间的电导，B_ij表示电路节点i和电路节点j之间的电纳；

不同母线上的注入的有功功率和无功功率为：

式中：P_i表示电路节点i的有功功率，Q_i表示电路节点i的无功功率，V_j表示母线j上的电压，N为电路节点总个数；

电路节点功率平衡方程为：

式中：P_g,i和P_d,i分别表示母线i上的发电量的有功功率和耗电量的有功功率，ΔP_i表示母线i上发出的有功功率和消耗的有功功率之差，Q_g,i和Q_d,i分别表示母线i上的发电量的无功功率和耗电量的无功功率，ΔQ_i表示母线i上发出的无功功率和消耗的无功功率之差；

供热系统的数学模型包括：

流动连续性表示为：

A×m_pipe＝m_node

式中：m_pipe是表示每根管道内的质量流速的向量，m_node表示通过的每个热网节点的质量流速的向量，A表示热网节点关联矩阵；

HP＝c_pm_node(T_s-T_o)

式中：HP表示热功率，c_p代表水的比热容，T_s和T_o分别代表供应温度和出口温度；

天然气系统的数学模型包括：

式中：Q_mn表示天然气节点m和天然气节点n的气体流，K_mn表示天然气特性因子，P_m和P_n表示天然气节点m和天然气节点n的压强；

运营成本估算模型包括：

电网发电机组的运营成本为：

式中：C_g是电网发电机的运营成本，a_G，b_G和c_G都是电网发电机的成本系数，g_G和e_G代表电网发电机的阀点负载效应的系数，表示是公用电网在t时刻处的电能交换量，表示公用电网电能交换量的最小值；

燃气发电机成本函数为：

式中：C_gf是燃气发电机的运营成本，a_Gf，b_Gf和c_Gf都是燃气发电机的成本系数，g_Gf和e_Gf是代表燃气发电机的阀点负载效应的系数，表示是燃气发电机在t时刻处的电能交换量，是燃气发电机电能交换量的最小值；

天然气供应成本函数为：

式中：C_gs表示天然气供应总成本，表示第v台天然气供应设备的成本系数，表示第v台天然气供应设备在t时刻的供应量；

风力发电的成本为：

式中：表示第w台风力发电的总成本，表示第w台风力发电机计划风力发电的成本系数，表示第w台风力发电机在t时刻产生的有功功率，表示第w台风力涡轮机功率的惩罚成本，表示第w个风电场在t时刻产生的可用功率，表示第w台风力涡轮机的备用成本；

光伏发电机的运营成本为：

式中：C_pv表示光伏发电总成本，表示第q台光伏发电机发电系数，pv_q,t表示第q台光伏发电机在t时刻的有功功率，表示第q台光伏发电机功率的惩罚成本，表示第q台光伏发电机在t时刻产生的可用功率，表示第q台光伏发电机的备用成本；

储能设备的成本为：

式中：C_SD表示储能设备总成本，C_SDD，C_SDC分别表示第SDD台充电设备的充电成本和第SDC台放电设备的放电成本，和分别表示第r台储能设备在t时刻的充、放电功率，N_SDD，N_SDC分别表示充、放电设备数量；

供热单元总成本函数为：

式中：C_HOU表示供热单元的总运营成本，均表示第x个供热单元的成本系数，表示第x个供热单元在t时刻的热功率；

热电联产机组CHP成本为：

式中：C_CHP表示CHP发电机总成本，和均是第y台CHP发电机成本系数，表示第y台CHP发电机t时刻发电的有功功率，表示第y台CHP发电机t时刻发电的热功率；

电转气P2G装置成本为：

式中：C_P2G表示P2G装置的总运营成本，c_P2G是P2G装置的成本系数，表示第z个P2G装置中t时刻电能到天然气的转化量，表示第z个P2G装置中t时刻电能到天然气的转化的有功功率，表示第z个P2G装置中电能到天然气的转化系数。