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专利号: 2024101452461
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.考虑荷侧与低碳‑经济协同的电力系统规划方法,其特征在于,包括:

通过优化决策线路、机组以及储能投建位置和容量,挖掘源‑网‑储在经济和低碳上的协同能力,以碳交易成本最小和经济综合成本最小为目标建立源‑网‑储低碳‑经济协同规划模型;所述源‑网‑储低碳‑经济协同规划模型以年投资成本、期望年运行成本和期望年碳排放成本最小为规划目标;所述年投资成本包括机组、线路和储能的年化投资成本,所述期望年运行成本包括机组和储能装置的运行成本、机组群启停成本、总切负荷成本和需求响应收益;

利用碳排放流理论和沙普利值法确定各负荷节点碳排放责任上下界,并利用负荷侧碳排放强度时空差异性引导用户参与碳减排的需求响应机制,挖掘源‑荷间低碳性和经济性在时序上的协同潜力,以碳减排收益最大和转移负荷成本最小为目标建立考虑荷侧低碳‑经济协同的需求响应模型;所述考虑荷侧低碳‑经济协同的需求响应模型以系统需求响应总净收益 最大为目标,目标函数为:;

其中, 和 分别为负荷碳减排收益和负荷转移成本; 为每个典型日对应天数;

和 分别为节点 的负荷在典型日 时段 响应前、后的负荷碳排放成本; 为典型日的集合; 为时段的集合; 为节点的集合; 为单位需求响应成本; 为经调节后的节点 在典型日 时段 的负荷改变量; 为节点 在典型日 时段t的负荷值;

通过所述考虑荷侧低碳‑经济协同的需求响应模型调整负荷曲线和协同效应指标;具体的,首先,分别以经济成本最小为目标和碳排放最小为目标计算不同协同方式下的经济成本 和碳排放量 ;然后,分别用 和 表示上述经济成本和碳排放量的最小值;最后,计算不同协同方式在低碳‑经济目标联动下的经济成本和碳排放量,利用 和 将目标值归一化并各分一半的权重,因此得到低碳‑经济协同效应指标表达式;

式中,左半部分代表经济性协同程度,右半部分代表低碳性协同程度,整体结果越趋近于1表明该协同方式的低碳‑经济协同程度越高,低碳性和经济性协同效应效果越好;其中,为低碳‑经济协同效应指标; 为系统经济总成本; 为系统碳排放量;

将调整后的负荷曲线和协同效应指标反馈至所述源‑网‑储低碳‑经济协同规划模型中进行迭代,实现电力系统的源‑网‑荷‑储与低碳‑经济双重协同规划,具体的,模型求解时,首先,分别求解以低碳性为目标和以经济性为目标的单目标优化模型,得到低碳最优解和经济最优解,以及低碳最劣解和经济最劣解,建立以低碳协同效应指标为横坐标和经济协同效应指标为纵坐标的坐标轴;其次,计算第k次迭代的低碳协同效应指标和经济协同效应指标,将结果映射到坐标轴上,得到指标与最劣点的距离以及指标与最优点的距离;最后,以指标与最劣点的距离,与指标与最优点的距离差值为目标,使目标解距离最优点距离最近且距离最劣点距离最远。

2.如权利要求1所述的考虑荷侧与低碳‑经济协同的电力系统规划方法,其特征在于,所述源‑网‑储低碳‑经济协同规划模型的约束条件包括功率平衡约束、切负荷惩罚约束、火电机组群运行状态约束、机组出力及容量约束、机组启停约束、新能源发电占比约束、系统备用约束和总碳排放量约束。

3.如权利要求1所述的考虑荷侧与低碳‑经济协同的电力系统规划方法,其特征在于,所述考虑荷侧低碳‑经济协同的需求响应模型的约束条件包括系统可调节负荷功率约束式,以及优化周期内需求响应前后负荷功率总量平衡约束式。

4.如权利要求1所述的考虑荷侧与低碳‑经济协同的电力系统规划方法,其特征在于,根据阶梯型碳价机制和低碳需求响应机制,以碳减排收益最大和转移负荷成本最小为目标,建立所述考虑荷侧低碳‑经济协同的需求响应模型;阶梯碳价根据各节点碳排放量确定节点在不同时刻的单位碳价,通过需求响应调控各负荷节点碳排放量,降低碳排放成本;具体的,将负荷侧碳价分成四个阶段,根据负荷碳责任分摊区间计算方法,利用沙普利值法得到碳责任分摊区间三个边界值;从而将碳分摊区间划分为四部分,分别为低碳价区间、中碳价区间、中高碳价区间和高碳价区间;

当储能处于充电状态时,相当于特殊负荷,将系统部分碳排放量随电能存入储能设备;

当储能装置放电时,相当于特殊发电机组,随电能向外释放一部分碳排放量;进而得到储能充、放电时能量流与碳流的映射模型为:;

其中, 为储能装置 在典型日 时段 注入的碳排放量; 为储能装置 在典型日时段 的充电功率; 储能装置 在典型日 时段t的节点碳排放强度; 为储能装置 在典型日 时段t产生的碳排放量; 为储能装置 在典型日 时段t的产电功率;

为储能装置 的放电效率; 为储能装置 在典型日 时段 的碳排放强度; 为储能装置 在典型日 时段t的电碳比。

5.考虑荷侧与低碳‑经济协同的电力系统规划系统,其特征在于,包括:

第一模型建立模块,被配置为:通过优化决策线路、机组以及储能投建位置和容量,挖掘源‑网‑储在经济和低碳上的协同能力,以碳交易成本最小和经济综合成本最小为目标建立源‑网‑储低碳‑经济协同规划模型;所述源‑网‑储低碳‑经济协同规划模型以年投资成本、期望年运行成本和期望年碳排放成本最小为规划目标;所述年投资成本包括机组、线路和储能的年化投资成本,所述期望年运行成本包括机组和储能装置的运行成本、机组群启停成本、总切负荷成本和需求响应收益;

第二模型建立模块,被配置为:利用碳排放流理论和沙普利值法确定各负荷节点碳排放责任上下界,并利用负荷侧碳排放强度时空差异性引导用户参与碳减排的需求响应机制,挖掘源‑荷间低碳性和经济性在时序上的协同潜力,以碳减排收益最大和转移负荷成本最小为目标建立考虑荷侧低碳‑经济协同的需求响应模型;所述考虑荷侧低碳‑经济协同的需求响应模型以系统需求响应总净收益 最大为目标,目标函数为:;

其中, 和 分别为负荷碳减排收益和负荷转移成本; 为每个典型日对应天数;

和 分别为节点 的负荷在典型日 时段 响应前、后的负荷碳排放成本; 为典型日的集合; 为时段的集合; 为节点的集合; 为单位需求响应成本; 为经调节后的节点 在典型日 时段 的负荷改变量; 为节点 在典型日 时段t的负荷值;

协同规划模块,被配置为:通过所述考虑荷侧低碳‑经济协同的需求响应模型调整负荷曲线和协同效应指标;具体的,首先,分别以经济成本最小为目标和碳排放最小为目标计算不同协同方式下的经济成本 和碳排放量 ;然后,分别用 和表示上述经济成本和碳排放量的最小值;最后,计算不同协同方式在低碳‑经济目标联动下的经济成本和碳排放量,利用 和 将目标值归一化并各分一半的权重,因此得到低碳‑经济协同效应指标表达式;

式中,左半部分代表经济性协同程度,右半部分代表低碳性协同程度,整体结果越趋近于1表明该协同方式的低碳‑经济协同程度越高,低碳性和经济性协同效应效果越好;其中,为低碳‑经济协同效应指标; 为系统经济总成本; 为系统碳排放量;

将调整后的负荷曲线和协同效应指标反馈至所述源‑网‑储低碳‑经济协同规划模型中进行迭代,实现电力系统的源‑网‑荷‑储与低碳‑经济双重协同规划,具体的,模型求解时,首先,分别求解以低碳性为目标和以经济性为目标的单目标优化模型,得到低碳最优解和经济最优解,以及低碳最劣解和经济最劣解,建立以低碳协同效应指标为横坐标和经济协同效应指标为纵坐标的坐标轴;其次,计算第k次迭代的低碳协同效应指标和经济协同效应指标,将结果映射到坐标轴上,得到指标与最劣点的距离以及指标与最优点的距离;最后,以指标与最劣点的距离,与指标与最优点的距离差值为目标,使目标解距离最优点距离最近且距离最劣点距离最远。

6.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现了如权利要求1‑4任一项所述的考虑荷侧与低碳‑经济协同的电力系统规划方法的步骤。

7.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1‑4任一项所述的考虑荷侧与低碳‑经济协同的电力系统规划方法的步骤。