一种多主体互补的多能源系统低碳运行策略的构建方法及系统与流程

技术特征：
1.一种多主体互补的多能源系统低碳运行策略的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：建立具有存储和调峰特性的碳捕集设备模型，根据具有存储和调峰特性的碳捕集设备模型建立具有多种形式灵活运行特性的碳捕集电厂模型；基于具有多种形式灵活运行的碳捕集电厂模型，获取发电机组中的碳排放配额；根据发电机组中的碳排放配额、具有多种形式灵活运行特性的碳捕集电厂模型和用户侧因用能而承担的碳排放责任，获得用户侧碳排放责任承担模型；在用户侧碳排放责任承担模型的基础上，协同实施基于分时电价和阶梯碳价的电、热负荷需求响应策略，建立基于分时电价的电力需求响应模型和基于阶梯碳价的热负荷需求侧响应模型；根据具有多种形式灵活运行的碳捕集电厂模型、用户侧碳排放责任承担模型、基于分时电价的电力需求响应模型和基于阶梯碳价的热负荷需求侧响应模型，建立多能源系统源荷协调互补的优化运行模型，实现分布式多能源系统多主体协调运行的灵活低碳运行策略。2.根据权利要求1所述的多主体互补的多能源系统低碳运行策略的构建方法，其特征在于，在多能源系统供能端，应用节能减排改造技术建立具有多种形式灵活运行特性的碳捕集电厂模型，具有多种形式灵活运行特性的碳捕集电厂模型如下：e
g
(i,t)＝e
p
p
g
(i,t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)(1)e
cl
(i,t)＝e
bg
(i,t) e
cg
(i,t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)(4)e
pf
(i,t)＝e
g
(i,t)-e
cl
(i,t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)其中，p
g
(i,t)是碳捕集发电厂的总发电功率，e
p
是碳排放强度，e
g
(i,t)是碳捕集发电厂的碳排放量，β是烟气分流速率，是进入碳捕集设备的烟气，δ是捕获率，e
bg
(i,t)是二氧化碳实际捕获量，e
cl
(i,t)是二氧化碳总处理量，e
cg
(i,t)是从储液设备流出的二氧化碳，η是碳捕获设备的最大运行条件，e
pf
(i,t)是排放到大气中的二氧化碳，为最大二氧化碳处理量，为最大总发电量。3.根据权利要求2所述的多主体互补的多能源系统低碳运行策略的构建方法，其特征在于，建立的具有存储和调峰特性的碳捕集设备模型如下：e
cg
(i,t)＝u1e
cg,dis
(i,t)-u2e
cg,ch
(i,t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)se
cg
(i,t)＝se
cg
(i,t-1) u2e
cg,ch
(i,t)-u1e
cg,dis
(i,t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)0≤u1 u2≤1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
se
cg
(t,t
ini
)＝se
cg
(i,t
fin
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)其中，u1和u2是0-1变量，e
cg,ch
(i,t)是存储罐在t时刻存储的二氧化碳，e
cg,dis
(i,t)是存储罐在t时刻释放的二氧化碳，se
cg
(i,t)是存储罐在t时刻拥有的二氧化碳，se
cg
(i,t-1)是存储罐在t-1时刻拥有的二氧化碳，是存储二氧化碳的最大值，是释放二氧化碳的最大值，是存储罐容纳二氧化碳的最大值，e
cg
(t,t
ini
)和e
cg
(i,t
fin
)代表储液罐中二氧化碳在一个周期内的初始值和最终值；二氧化碳在碳捕集设备模型的存储运行存储过程中以富液和贫液的形式流动，需要考虑到吸收二氧化碳的溶剂体积与二氧化碳质量之间的关系，二氧化碳的溶剂体积与二氧化碳质量的关系如下：v
cfl
(i,t)＝v
cfl
(i,t-1)-v
ca
(i,t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(15)v
cpl
(i,t)＝v
cpl
(i,t-1) v
ca
(i,t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(16)v
cfl/cpl
(i,t
ini
)＝v
cfl/cpl
(i,t
fin
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)其中，v
ca
(i,t)是储液罐释放二氧化碳所需的溶剂，是二氧化碳的摩尔质量，θ是再生塔中二氧化碳的解析量，μ
r
和σ
r
分别为溶剂浓度和密度，m
mea
是mea摩尔质量，v
cfl
(i,t)和v
cpl
(i,t)分别是富液罐和贫液罐在t时刻的溶剂量，v
cfl
(i,t-1)和v
cpl
(i,t-1)分别是富液罐和贫液罐在t-1时刻的溶剂量，v
cfl/cpl
(i,t)指存储罐中富液或者贫液在t时刻的溶剂量，是溶剂罐的最大容量，v
cfl/cpl
(i,t
ini
)＝v
cfl/cpl
(i,t
fin
)表示储罐的富液和贫液的容量在开始和结束时是恒定的。4.根据权利要求2所述的多主体互补的多能源系统低碳运行策略的构建方法，其特征在于，获取发电机组中的碳排放配额计算如下：e
total
＝p
base
×
p
real
×
f1×
f
f
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)其中，e
total
是发电机组的碳配额，p
base
是单位供电碳排放的基准值，p
real
是单位供电碳排放的实际值，f1是冷却模式的校正系数，水冷却为1，空气冷却为1.05，f
f
是机组负荷校正系数，机组负载校正系数f
f
的选取如下：其中，f是机组负载系数。
5.根据权利要求4所述的多主体互补的多能源系统低碳运行策略的构建方法，其特征在于，建立用户侧碳排放责任承担模型如下：f
trading
(i,t)＝c
trading
(e
pf
(i,t)-e
total
(i,t))
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(21)其中，f
trading
(i,t)是碳交易资金，c
trading
是单位碳交易价格。6.根据权利要求5所述的多主体互补的多能源系统低碳运行策略的构建方法，其特征在于，建立基于阶梯碳价的热负荷需求侧响应模型如下：在于，建立基于阶梯碳价的热负荷需求侧响应模型如下：e
hpf
(t)＝e
h
p
h
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(25)p
hdr
(t)＝p
h
(t) δp
hdr
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(26)|δp
hdr
(t)|≤0.1p
h
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(27)其中，f
hload
是实施热负荷需求响应的总成本，p
h
(t)是需求响应前的热负荷，c
em
(t)是考虑阶梯碳价的用户侧碳排放承担成本，c
hdr
是响应单位热负荷的成本系数，δp
hdr
(t)是热负荷响应量，e
hpf
(t)是热负荷的碳排放量，e
h
是单位热负荷的碳排放强度，p
hdr
(t)是需求响应后的热负荷，t是24个小时，公式(27)-(28)能够确保用户的舒适性和基本热负荷需求。7.根据权利要求6所述的多主体互补的多能源系统低碳运行策略的构建方法，其特征在于，建立基于分时电价的电力需求响应模型如下：在于，建立基于分时电价的电力需求响应模型如下：其中，是时间段a和b之间的弹性系数，时间段a和b之间的弹性系数表示负荷变化和价格变化之间的关系，和分别表示负荷与价格的变化量，表示初始负荷，表示初始价格，参与需求响应之后的电负荷表示如下：
其中，p
et
表示t时刻需求响应后的电负荷，表示t时刻的初始负荷，表示自弹性系数，表示t时刻价格的变化。8.根据权利要求7所述的多主体互补的多能源系统低碳运行策略的构建方法，其特征在于，考虑到燃煤机组的运行成本f
gop
、热电联产机组的运行成本f
chpop
、弃风成本f
qwind
、以及碳交易成本f
trading
，建立多能源系统源荷协调互补的优化运行模型如下：obj:minf
total
＝min(f
gop
f
chpop
f
qwind
f
trading
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(33)(33)(33)(33)s.t.:
其中，f
total
是多能源系统的总运行成本，p
windpre
(t)和p
wind
(t)分别是风电场的预测功率和实际消耗功率，c
qwind
是单位弃风成本，n
g
为碳捕集电厂发电机组数，a
g
(i)、b
g
(i)、c
g
(i)均为碳捕集电厂机组参数，n
chp
为热电联产机组数，a
chp
(j)、b
chp
(j)、d
chp
(j)、e
chp
(j)、f
chp
(j)、c
chp
(j)为热电联产机组参数，p
chpe
(j,t)为热电联产机组发电功率，p
chph
(j,t)为热电联产发热功率，p
g
(i,t)为碳捕集电厂发电机组功率，为热电联产机组发电功率小值，为热电联产机组发热功率最小值，为热电联产机组发电功率最大值，为热电联产机组发热功率最大值，为碳捕集电厂发电机组功率最小值，为碳捕集电厂发电机组功率最大值，p
e
(t)为需求响应后的电负荷，公式(38)的前三个项目分别是电、热负荷的功率平衡约束，以及热电联产机组的运行特性。9.一种多主体互补的多能源系统低碳运行策略的构建系统，其特征在于，包括：碳捕集电厂模型构建模块，所述碳捕集电厂模型构建模块用于建立具有存储和调峰特性的碳捕集设备模型，根据具有存储和调峰特性的碳捕集设备模型建立具有多种形式灵活运行特性的碳捕集电厂模型；碳排放配额获取模块，所述碳排放配额获取模块用于基于具有多种形式灵活运行的碳捕集电厂模型，获取发电机组中的碳排放配额；用户侧碳排放责任承担模型构建模块，所述用户侧碳排放责任承担模型构建模块用于根据发电机组中的碳排放配额根据发电机组中的碳排放配额、具有多种形式灵活运行特性的碳捕集电厂模型和用户侧因用能而承担的碳排放责任，获得用户侧碳排放责任承担模型；需求侧响应模型搭建模块，所述需求侧响应模型搭建模块用于在用户侧碳排放责任承担模型的基础上，协同实施基于分时电价和阶梯碳价的电、热负荷需求响应策略，建立基于分时电价的电力需求响应模型和基于阶梯碳价的热负荷需求侧响应模型；运行策略获取模块，所述运行策略获取模块用于根据具有多种形式灵活运行的碳捕集电厂模型、用户侧碳排放责任承担模型、基于分时电价的电力需求响应模型和基于阶梯碳价的热负荷需求侧响应模型，建立多能源系统源荷协调互补的优化运行模型，实现分布式多能源系统多主体协调运行的灵活低碳运行策略。

技术总结
本发明公开了一种多主体互补的多能源系统低碳运行策略的构建方法及系统，针对短时间内无法完全舍弃的燃煤发电厂，应用低碳高效的节能减排技术，通过分析多种形式灵活互补运行的碳捕集系统，实现了其促进多能源系统能源高效利用和低碳排放的运行特性。再将热电联供系统供热产生的碳排放归纳至负荷侧，实现了供能端的减碳能力与负荷侧碳责任承担减排能力之间的协调特性。与此同时，在负荷侧引入了多元化市场协调运行的多类型需求响应策略，基于分时电价的电负荷需求响应与阶梯碳价的热负荷需求响应协同实施，有效激发了用户侧的节能减排潜力，并促进了能源电力市场与碳交易市场间的协调运行，为后续的多元化市场发展与完善具有重要参考意义。有重要参考意义。有重要参考意义。


技术研发人员：张冬冬 朱虹谕 夏晨渝 郭平辉 江美慧 吴晖锽 武新章
受保护的技术使用者：国图硬智能科技（南京）有限公司
技术研发日：2022.04.25
技术公布日：2022/7/15