一种含有电转气和碳捕集设备的综合能源系统的优化方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114548584A(43)申请公布日2022.05.27(21)申请号202210195480.6G06Q50/06(2012.01)(22)申请日2022.03.01(71)申请人国网上海市电力公司地址200122上海市浦东新区源深路1122号申请人河海大学(72)发明人郭明星傅晨王晓晖刘盼盼莫阮清于丽芳张瑞聪刘皓明(74)专利代理机构南京天华专利代理有限责任公司32218专利代理师李德溅(51)Int.Cl.G06Q10/04(2012.01)G06Q10/06(2012.01)G06Q30/02(2012.01)权利要求书4页说明书11页附图2页(54)发明名称一种含有电转气和碳捕集设备的综合能源系统的优化方法(57)摘要本发明公开了一种含有电转气和碳捕集设备的综合能源系统的优化方法，该综合能源系统的能源设备包括风电机组、光伏机组、热电联产机组、微型燃气轮机、吸收式制冷机、电转气设备、碳捕集设备和电制冷机；该综合能源系统的优化方法步骤为：获取综合能源系统的初始碳排放分配额度、实际碳排放量和碳排放量价格、以及能源设备的燃料成本和购电成本；利用综合能源系统的碳交易成本模型获得碳交易成本；利用综合能源系统的运行成本模型获得运行成本；基于碳交易成本和运行成本，并采用YALMIP和GUROBI求解优化调度模型，获得最低综合运行成本。本发明的优化方法提高了可再生能源的消纳能力，降低了综合能源系统的碳排放和运营成本。CN114548584ACN114548584A权利要求书1/4页1.一种含有电转气和碳捕集设备的综合能源系统的优化方法，其特征在于：该综合能源系统的能源设备包括风电机组、光伏机组、热电联产机组、微型燃气轮机、吸收式制冷机、电转气设备、碳捕集设备和电制冷机，上述能源设备布置在电网、天然气网以及电负荷、热负荷、气负荷之间；该综合能源系统的优化方法步骤为：A、获取综合能源系统的初始碳排放分配额度、综合能源系统的实际碳排放量和碳排放量价格、以及综合能源系统的能源设备的燃料成本和购电成本；B、基于初始碳排放分配额度、实际碳排放量、碳排放量价格，利用综合能源系统的碳交易成本模型，获得综合能源系统的碳交易成本；C、基于综合能源系统的能源设备的燃料成本和购电成本，利用综合能源系统的运行成本模型，获得综合能源系统的运行成本；D、基于综合能源系统的碳交易成本和综合能源系统的运行成本，并采用YALMIP和GUROBI求解综合能源系统的优化调度模型，获得综合能源系统的最低综合运行成本。2.根据权利要求1所述的含有电转气和碳捕集设备的综合能源系统的优化方法，其特征在于：所述步骤B中的碳交易成本模型中包含初始碳排放分配额度、碳排放量价格与碳交易成本的映射关系，能够根据初始碳排放分配额度、实际碳排放量和碳排放量价格，获得碳交易成本；碳交易成本模型为：式中，C4为碳交易成本；ε为碳交易成本系数；为综合能源系统在t时刻的实际碳排放量；E0,t为综合能源系统在t时刻的碳排放分配额度。3.根据权利要求2所述的含有电转气和碳捕集设备的综合能源系统的优化方法，其特征在于：所述的实际碳排放量为：式中，为综合能源系统在t时刻的实际碳排放量；和皆为热电联产机组的排放系数，为热电联产机组上的设定值，单位为t/MWh；Pe,t为热电联产机组在t时刻的电功率；Cv1为热电联产机组的最小输出功率，Ph,t为热电联产机组在t时刻的定时热功率；为微型燃气轮机的排放系数，单位为t/MWh；Pmt,t为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；Ccc,t为电转气设备在t时刻所消耗的电量Pe2,t时对应所需的二氧化碳量。4.根据权利要求2所述的含有电转气和碳捕集设备的综合能源系统的优化方法，其特征在于：所述碳排放分配额度为：E0,t＝A(Pe,t+Pmt,t+Pwind,t+Ppv,t)，式中，E0,t为综合能源系统在t时刻的碳排放分配额度；A为电力单位碳排放因子的平均值，本文取区域电力边际排放因子和容量边际因子的加权平均值为0.798，Pwind,t为风电机组在t时刻的输出功率；Ppv,t为光伏机组在t时刻的输出功率。5.根据权利要求2所述的含有电转气和碳捕集设备的综合能源系统的优化方法，其特征在于：所述步骤C中的综合能源系统的运行成本模型包括电转气设备的运行成本、碳捕集设备的运行成本、带有电转气设备和碳捕集设备的热电联产机组的运行成本、微型燃气轮机的燃料成本、风电机组发电的削减成本、光伏机组发电的削减成本以及电制冷机的成本；其中电转气设备的运行成本为：式中，C1为电转气设备的运行成2CN114548584A权利要求书2/4页本；c1为电转气设备的运行维护成本系数；Pe2,t为电转气设备在t时刻所消耗的电量；d1为电转气设备所需