[发明专利]一种综合能源系统能量流和碳流分布的计算方法

说明书

本发明公开了一种综合能源系统能量流和碳流分布的计算方法，属于综合能源系统领域。一种综合能源系统能量流和碳流分布的计算方法，包括：建立综合能源系统能量流模型；建立综合能源系统碳流模型；建立综合能源系统能量流‑碳流协同优化模型；采用加权法求解模型；采用碳排放流分析方法计算网络碳流分布；本发明提出了综合能源系统中异质能流的碳排放流计算方法，获得综合能源系统多能量流对应的碳排放流分布，通过所提出的方法可更加直观地分析多能源网络中碳排放的源头、流动方向与分布情况，可辨识出碳排放强度较高的网络节点，指导低碳政策的制定。

技术领域

本发明涉及综合能源系统领域，具体涉及一种综合能源系统能量流和碳流分布的计算方法。

背景技术

在低碳发展的背景下，电力系统面临一次全面变革。利用多能源耦合互补，旨在提高能源利用效率的综合能源系统受到广泛关注。然而，实现能量流与碳流的协同优化，仍面临着许多挑战。一方面，电力、供热系统在生产、传输、分配和利用等多个环节均存在耦合关系，独立分析、规划与运行无法充分利用系统间的协同互补特性。另一方面，综合能源系统中能量流与碳流在源网荷多个环节均具有复杂的耦合关系，且不同环节耦合机理差异显著。需要系统性分析多能流间的耦合关系与能量流-碳流耦合关系，实现对能量流-碳流耦合关系的数学刻画与分析计算。其次，在低碳背景下，系统的经济运行与碳排放减少之间存在一定矛盾。如何在保证系统经济性的前提下，最大程度降低系统的碳排放，对全系统进行协同，实现综合能源系统能量流与碳流的最优，最大化碳减排量，是工程应用中亟需解决的难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种综合能源系统能量流和碳流分布的计算方法、系统和装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种综合能源系统能量流和碳流分布的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

以综合能源系统成本和综合能源系统碳排放为目标函数，综合能源系统网络和设备运行为约束和综合能源系统碳排放为约束构建综合能源系统能量流模型；构建以节点碳势和碳流率为输出值的综合能源系统碳流模型；

联合综合能源系统能量流模型和综合能源系统碳流模型构建综合能源系统能量流-碳流协同优化模型；采用加权法求解综合能源系统能量流-碳流协同优化模型；采用碳排放流分析方法计算综合能源系统的碳流分布。

进一步地，综合能源系统网络和设备运行的约束包括电网联络线容量约束、热网管道约束、储能装置蓄/放能约束、可再生能源出力约束和建立耦合设备运行约束；

电网联络线容量约束为：

其中，表示t时刻支路b上的有功潮流；表示支路b有功潮流上限；Vⁱ表示节点i电压大小的上下限；

热网管道约束包括热源功率平衡约束、热源与热负荷节点的功率和温度方程、管道传输延时与热损约束、热网节点功率平衡约束、热网节点水温混合约束、热网供回水温度上下限约束；

热源功率平衡约束为：

其中，为t时段热网注入热功率变量；E_chp、E_eb为热电联产机组与电锅炉的索引集合；为t时段热电联产机组i的热输出功率变量；为t时段电锅炉i的热输出功率变量；

热源与热负荷节点的功率和温度方程为：

其中，分别为流出/流入节点k的管道索引集合；Φ_sn、Φ_ln分别为热网中源节点和负荷节点的索引集合；c_w为水的比热容；m_j为管道j热媒质量流量；为t时刻供水、回水网络中节点k处的热媒温度变量；为t时段节点k处的热负荷功率变量；