[发明专利]计及碳价不确定性的园区综合能源系统低碳优化调度方法

说明书

本发明公开了一种计及碳价不确定性的园区综合能源系统低碳优化调度方法。该方法包括搭建电转气、燃气热电联产机组、燃气锅炉等能源转化设备的综合能源系统模型，引入分时阶梯型碳交易机制约束园区综合能源系统的碳排放。其次，采用信息间隙决策理论处理碳价的不确定性，构建了下层以购能成本、运维成本和碳交易成本最小为目标，上层在一定的预期目标下最大化与最小化系统能够承受波动的低碳优化调度模型。最后，本发明可通过Yalmip软件调用GUROBI求解器进行求解，仿真结果表明所提方案可以兼顾经济性、低碳性与鲁棒性，能够为园区综合能源系统合理运行提供科学可靠的依据。

技术领域

本发明属于园区综合能源系统优化调度方法，具体涉及一种计及碳价不确定性的园区综合能源系统低碳优化调度方法。

背景技术

自二十世纪工业革命以来，人类活动所产生的温室气体急剧增加，引发全球气候变暖，对生态环境造成了巨大的破坏。

碳排放权交易作为运用市场机制控制温室气体排放的政策工具，主要是为碳排放权进行定价，并通过碳价格信号来引导企业以最小成本实现碳减排目标，以此为举措进行设备的节能减排控制和运行优化调度。

碳交易市场作为节能减排的重要举措，主要分为传统碳交易机制和阶梯型碳交易机制。然而，目前广泛采用的碳交易机制往往只考虑整个周期天时间尺度下系统进行碳排放权配额交易，不能实时参与碳市场交易。现有文献对综合能源系统中不确定性源的建模研究，主要侧重于可再生能源出力不确定性、负荷预测不确定性以及购电、购气价格不确定性分析，考虑碳交易价格不确定性的表征与建模的研究结果比较少见。

发明内容

本发明的目的是提供一种计及碳价不确定性的园区综合能源系统低碳优化调度方法，优化系统综合运行成本，提高能源利用率，减少碳排放，兼顾低碳性、经济性与鲁棒性。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下。

一种计及碳价不确定性的园区综合能源系统低碳优化调度方法，该方法包括建立园区综合能源系统低碳优化调度模型及能源转化设备的运行调度模型，还包括将碳价转化为碳排放权作为优化调度的影响因素，包括如下步骤：

(1)采集园区综合能源系统信息并构建园区综合能源系统模型，所述园区综合能源系统信息包括园区的分时电价、分时气价、分时碳交易基价、园区能源设备二氧化碳排放量参数及负荷信息；

(2)构建包含电转气、燃气热电联产机组、燃气锅炉在内的能源转化设备运行调度模型；

(3)根据上级电网购电、燃气热电联产机组、燃气锅炉、电转气设备出力及气负荷确定碳排放权初始配额和系统实际碳排放量；

(4)根据系统的碳排放权初始配额和实际碳排放量，且建立在小时尺度下系统进行碳排放权配额交易机制，包括建立碳排放权初始配额模型、实际碳排放量模型、分时阶梯型碳交易成本计算模型；

(5)基于步骤(4)构建下层以购能成本、运维成本和碳交易成本最小为目标的低碳优化调度模型，且基于信息间隙决策理论处理碳交易基价不确定性，构建上层在预期目标下最大化系统能够承受波动的风险规避鲁棒与最小化系统能够承受波动的机会寻求策略模型；

(6)设置园区综合能源系统运行约束条件，求解计及碳价不确定性的园区综合能源系统低碳优化调度模型，并作用于能源转化设备的出力。

进一步的，所述方法中，分时阶梯型碳排放权配额交易机制是将每小时系统二氧化碳排放量分为若干区间，分时阶梯型碳排放权配额交易机制对应的数学模型包括碳排放权初始配额模型、实际碳排放量模型、分时阶梯型碳交易成本计算模型，具体如下：

所述碳排放权初始配额模型存在如下表达式：