[发明专利]一种风光火储耦合碳捕集利用系统的随机优化调度方法

说明书

本发明公开了一种风光火储耦合碳捕集利用系统的随机优化调度方法，包括：S10建立基于机会约束规划的风光火储耦合碳捕集利用系统的随机优化调度模型；S20基于S10建立的随机优化调度模型，利用拉丁超立方抽样和K‑means聚类方法对场景进行生成和缩减，基于场景采样方法将不确定性优化问题转化成确定的混合整数线性规划问题，再进行线性规划问题求解，得到风光火储耦合碳捕集利用系统中的各设备在每个时刻的状态出力；S30根据S20获得的各设备在每个时刻的状态出力，对各设备工作进行控制。该方法实现风光火储耦合碳捕集利用系统中各能量转换设备的协同配合，实现可再生能源的就地消纳，实现能源系统的低碳排放。

技术领域

本发明属于低碳能源系统优化调度领域，特别是涉及一种风光火储耦合碳捕集利用系统的随机优化调度方法。

背景技术

随着温室效应及相关气候问题的日益严峻，减排CO₂已成为国际社会应对气候变化的关键举措。使用可再生能源和碳捕集技术被认为是目前电力行业向低碳转型同时满足电力增长的核心手段。可再生能源，尤其是风能和太阳能在过去的几十年里发展迅速，但其出力的不确定性和间歇性一直对电力系统的可靠性带来挑战。碳捕集技术，尤其是燃烧后CO₂捕集技术，是目前基于化石燃料的传统电站得以继续使用的唯一途径，但高额的投资和运行成本限制了其大规模应用。可再生能源与碳捕集利用的协同合作为问题的解决开辟了新的思路，碳捕集系统的引入能够提升能源系统的灵活性，帮助电网消纳风光，而使用可再生能源网络中的富余能量进行碳捕捉，能够大大提升碳捕集系统的经济性。同时，对捕集到CO₂进行利用而不是储存，也能够降低碳捕集系统的运行成本。

然而，电热气碳之间的强烈耦合、不同能源设备之间的相互转化以及风光负荷出力的不确定性都会对能源系统的可靠、高效和低碳运行带来挑战。因此，要想实现整个风光火储耦合碳捕集利用系统的灵活运行，充分发挥可再生能源与碳捕集之间的互惠互利作用，开发一种考虑不确定性的风光火储耦合碳捕集利用系统的随机优化调度方法很有必要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，同时为了解决电热碳之间的强烈耦合、不同能源设备之间的相互转化以及风光负荷出力的不确定性问题，提供了一种风光火储耦合碳捕集利用系统的随机优化调度方法，以充分发挥可调设备的灵活运行优势，实现可再生能源的就地消纳，实现能源系统的低碳排放。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种风光火储耦合碳捕集利用系统的随机优化调度方法，所述方法包括：

S10基于以运行总成本最小为目标，考虑风光出力和负荷的不确定性，建立基于机会约束规划的风光火储耦合碳捕集利用系统的随机优化调度模型；

S20基于步骤S10建立的随机优化调度模型，利用拉丁超立方抽样和 K-means聚类方法对场景进行生成和缩减，基于场景采样方法将不确定性优化问题转化成确定的混合整数线性规划问题，再进行线性规划问题求解，得到风光火储耦合碳捕集利用系统中的各设备在每个时刻的状态出力；

S30根据步骤S20获得的各设备在每个时刻的状态出力，对各设备工作进行控制。

优选的，所述步骤S10中，所述风光火储耦合碳捕集利用系统模型，包括风力发电模型、光伏发电模型、生物质与煤混燃热电联产耦合化学吸收燃烧后碳捕集机组、天然气联合循环热电联产耦合化学吸收燃烧后碳捕集机组、电转热设备、电池储能设备、电解水制氢设备及电转气设备；

优选的，所述步骤S10中，运行总成本包括燃料成本、设备维护成本、碳排放惩罚成本和功率不平衡惩罚成本，如式(1)所示：

Min M_ope＝M_fuel+M_maintenance+M_co2+M_imbalance 式(1)