一种考虑碳捕集和电转气协同的多能流综合能源低碳调度方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114169727A(43)申请公布日2022.03.11(21)申请号202111442755.3(22)申请日2021.11.30(71)申请人南昌大学地址330000江西省南昌市红谷滩新区学府大道999号(72)发明人朱自伟帅挽澜郭子君王凯屠沁琳陈乐飞(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人王焕巧(51)Int.Cl.G06Q10/06(2012.01)G06Q50/06(2012.01)G06F30/20(2020.01)权利要求书5页说明书11页附图3页(54)发明名称一种考虑碳捕集和电转气协同的多能流综合能源低碳调度方法(57)摘要本发明根据多能流综合能源系统中存在运行效率和碳排放问题，设计了一种考虑碳捕集和电转气协同的多能流综合能源低碳调度方法，将碳捕集和电转气协同技术和碳交易机制引入能源系统模型中，以此降低系统综合运行成本和碳排放。首先根据电、热、天然气能源系统的运行方法和特点，构建了适合电、热、天然气能源紧密耦合的综合能源系统调度模型，其模型中包含了碳捕集设备、电转气设备、热电联产设备、能源供应设备等设备，并构建了碳交易模型；其次，以能源系统运行综合成本最低为目标，建立了多能流综合能源系统优化调度模型；最后，通过场景算例仿真验证了所提方法能够合理提升能源系统运行效率，减少碳排放，具有较好的经济性。CN114169727ACN114169727A权利要求书1/5页1.一种考虑碳捕集和电转气协同的多能流综合能源低碳调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，根据综合能源系统的实际运行情况建立综合能源系统优化运行模型，包括燃气轮机、火电机组、热电联产机组、碳捕集设备、电转气设备、电热锅炉和风电机组；步骤2，建立碳捕集和电转气设备协同运行机制，并构建碳交易机制模型；步骤3，将步骤2中建立的碳捕集和电转气设备协同运行机制参与碳交易机制模型加入至步骤1中建立的综合能源系统优化运行模型中，以综合运行成本最低为目标，得到多能流综合能源系统优化调度结果。2.根据权利要求1所述的一种考虑碳捕集和电转气协同的多能流综合能源低碳调度方法，其特征在于，步骤1所述的能源系统优化运行模型构建过程，具体过程为：1)建立综合能源系统运行优化模型中的综合运行成本模型，其中，能源系统购能成本模型如下：式(1)中，CHA,u、CHB,u、CHD,u为综合能源系统中第u台火电机组的相关煤耗成本系数，为火电机组的电功率；CGAS,c为第c个天然气源的成本系数，QG,c,t为第c个天然气源的出气量；λG为电转气外购碳的成本系数，为电转气外购碳量；系统购能成本中第一部分是火电发电机组的购能成本；第二部分是天然气系统中天然气源的出力成本；第三部分是电转气的购碳的原料成本；综合能源系统的运维费用的具体表达如下：式中：分别为能源系统中火电机组、燃气机组、电转气设备、热电联产设备、碳捕集设备、电锅炉的电功率，YT,u、YG,a、YP、YC、YB、YE分别为其运维成本系数；系统的碳交易费用的表达式如下：式中：Ehvt、Egst、Ecst分别表示为火电机组、燃气机组和热电联产设备实际碳排放；Eht、Egt、Ect分别表示为火电机组、燃气机组和热电联产设备的碳排放额度；K表示为碳交易价格；系统的碳存储费用的具体表达如下：式中：μCF为碳存储设备存储CO2的成本系数，为储碳装置在时段t碳存储量；系统的弃风惩罚费用表达式如下所示：2CN114169727A权利要求书2/5页式中：为第e台风电机组在时段t的可用出力，为第e台风电机组在时段t的实际出力；LQ为系统的风电未消纳的惩罚费用系数；2)建立综合能源系统优化运行模型中各机组的运行约束，其中电能平衡方程可表示为：式中：分别表示为火电机组、燃气发电机组、热电联产设备、核电机组、水电机组、风电机组、电锅炉设备、电转气设备与电力系统的关联矩阵；Pl分别为核电机组、水电机组的电功率和环网支路功率；Hml为电力系统中线路与节点的关联矩阵；为电力系统中m节点时段t的负荷；电力网络支路传输功率约束可表示为：式中：Pj,t为电力网络中支路j时段t的传输功率，为电力网络中支路j的功率传输的最大值；多能流综合能源模型中含有火电机组、核电机组、水电机组、风电机组、燃气机组、热电联产设备，其出力约束可表示为：式中：表示火电机组出力的上下限度；为燃气发电机组出力的上下限度；为核电机组出力的上下限度；为水电机组出力的上下限度；为风电机组出力的上下限度；为热电联产设备出力的上下限度；火电机组和燃气机组的爬坡约束如(9)所示：3CN114169727A权利要求书3/5页式中：分别为火电机组上、下爬坡的最大值；分别为燃气发电机组上、下爬坡的最大值；火电