[发明专利]一种含CHP-P2G-氢能的园区综合能源系统优化调度方法

权利要求书

1.一种含CHP-P2G-氢能的园区综合能源系统优化调度方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、构建园区综合能源系统：

该系统的能源侧包括：风能、上级电网、上级气网；

能量转换设备包含热电联产CHP机组、电解槽、甲烷反应器和燃气锅炉；

负荷侧包括：电负荷、氢负荷、热负荷；

步骤2、构建考虑CHP-P2G-氢能的园区综合能源系统优化调度模型:

以经济性最优和碳排放最低为目标,引入碳税c_tax，将碳排放量转化为碳排放成本,以园区运行成本F₁和碳排放成本F₂之和最小为目标函数，如式(1)所示：

式(1)中，min F为总目标函数最小,e_CHP为CHP机组的碳排放量，e_GB为燃气锅炉的碳排放量；

(i)运行成本F₁：

运行成本F₁包括购能成本c_buy和运维成本c_o，如式(2)所示；其中，购能成本c_buy包含购电成本和购气成本，运维成本c_o为各设备在t时段运行维护成本之和；

式(2)中，c_e和c_g分别为单位购电、购气价格；P_buye和P_buyg分别为t时段从上级网络中购买的电量与天然气量；K_i为设备的单位可变运行维护成本；P_i为设备在t时段的出力；

(ii)碳排放成本F₂：

碳排放成本F₂包括CHP机组碳排放量e_CHP和燃气锅炉碳排放量e_GB两部分，如式(3)所示；式(3)中，e_CHP为CHP机组碳排放量c_CHP和碳排放配额c_CHPb之差；

P_CHP＝P_CHPe+γP_CHPh

式(3)、式(4)中，μ_GB为燃气锅炉单位CO₂排放强度；P_GBh为燃气锅炉的产热功率；P_CHP为CHP机组在t时刻折算到纯凝工况下的电功率；P_CHPe为CHP机组的产电功率；

P_CHPh为CHP机组的产热功率；c_CHPb为CHP机组的碳排放配额；γ为固定进气量下，CHP机组增加单位热功率时电功率的减少值；α₁,α₂,α₃分别为CHP机组碳排放量系数；β为单位电量碳交易配额；

步骤3、构建优化调度模型的约束条件：

(a)功率平衡约束：

式(5)中，P_WT为风电出力；P_eup和P_gup分别为系统从上级网络的购电量和购气量；P_eload、P_hload和P_gload分别为电负荷、热负荷和氢负荷；P_CHPe为CHP机组的产电功率；P_EC为电解槽的耗电功率；P_MR为甲烷反应器的输出功率；P_CHPg为CHP机组的耗气功率；P_GBg为燃气锅炉的耗气功率；P_CHPh为CHP机组的产热功率；P_GBh为燃气锅炉的产热功率；

(b)电转气部分约束：

优化调度模型的P2G部分涉及约束如式(6)所示，包含电解槽、甲烷反应器和储氢罐耦合部分；

式(6)中，P_EC为电解槽的输出功率；P_MRi为甲烷反应器的输入功率；P_HSTi为储氢罐的输入功率；P_HSTo为储氢罐的输出功率；

(c)储能设备约束：

储能设备为储氢罐，其约束如式(7)所示：

式(7)中，和为储氢容量上、下限；为储氢罐输入功率上限；为储氢罐输入功率下限；为储氢罐输出功率上限；为储氢罐输出功率下限；E_HST,t为储氢罐在t时刻的容量；P_HSTi为储氢罐在t时刻的输入功率；P_HSTo为储氢罐在t时刻的输出功率；E_T为储氢罐在末端时刻的容量；E₁为储氢罐在初始时刻的容量；

(d)机组设备约束：

该部分包含设备出力上、下限约束，如式(8)所示，以及可控机组爬坡约束，如式(9)所示；

式(8-9)中，为CHP机组电出力上限，为CHP机组电出力下限，为CHP机组热出力上限，为CHP机组热出力下限，为燃气锅炉输入功率上限，为燃气锅炉输入功率下限，为电解槽输入功率上限，为电解槽输入功率下限，为甲烷反应器输入功率上限，为甲烷反应器输入功率下限，为CHP机组的爬坡功率上限，为CHP机组的爬坡功率下限，为燃气锅炉的爬坡功率上限，为燃气锅炉的爬坡功率下限，为电解槽的爬坡功率上限，为电解槽的爬坡功率下限，为甲烷反应器的爬坡功率上限，为甲烷反应器的爬坡功率下限，P_CHPe为CHP机组的输出电功率，P_CHPh为CHP机组的输出热功率，P_GBg为燃气锅炉的耗气功率，P_ECi为电解槽的输入功率，P_MRi为甲烷反应器的输入功率，为CHP机组在t时刻折算到纯凝工况下的电功率，为CHP机组在(t-1)时刻折算到纯凝工况下的电功率，P_GBh,t为燃气锅炉在t时刻的产热功率，P_GBh,t-1为燃气锅炉在(t-1)时刻的产热功率，P_ECi,t+1为电解槽在(t+1)时刻的输入功率，P_ECi,t为电解槽在t时刻的输入功率，P_MRi,t+1为甲烷反应器在(t+1)时刻的输入功率，P_MRi,t为甲烷反应器在t时刻的输入功率；

步骤4、以总成本最小为目标，通过Cplex求解器进行求解。