计及CCS-P2G和光热电站的综合能源系统低碳调度方法及系统与流程

本发明涉及综合能源系统优化运行，更具体的说是涉及计及ccs-p2g和光热电站的综合能源系统低碳调度方法及系统。

背景技术：

1、综合能源系统(integrated energy system，ies)内部耦合多种能源，以燃气流和电流为主，以储能设备和能量转换设备为辅，可实现多能互补共济、协同优化和梯级利用；随着ies结构复杂化和负荷种类多样化，以分布式可再生能源为主体的综合能源系统能满足各类负荷需求，提升ies低碳经济性和可再生能源消纳率。

2、目前，现有ies实现低碳化运行的技术路线为间接减排和直接减排两类：

3、在间接减排方面，热电联产机组chp作为ies核心出力设备，具有热电强耦合性和高碳排性，提高风电、光伏等可再生能源消纳率，并结合储能设备实现能量时移，在满足负荷需求的基础上最大限度减少chp机组出力，实现ies间接减排；

4、在直接减排方面，可通过碳汇和市场交易政策实现ies直接减排，例如，在碳捕集电厂ccs和电转气p2g减碳效益方面，建立了ccs-风电联合运行模型，充分利用源荷可调度资源，实现系统低碳经济调度；建立计及ccs-p2g的ies低碳经济调度策略，有效提高了可再生能源消纳率和ies经济性；在碳排放交易机制cet减碳效益方面，建立了计及阶梯型cet和负荷需求响应的ies优化调度策略，所提策略降低了ies的5.18％运行成本和13.96％碳排放量。

5、另外，光热电站csp是一种集光热转换发电、大容量储热和同步发电特性于一体的新型太阳能发电方式，gct机制下的csp电站-风氢系统低碳调度模型，实现了光热-氢互补，降低了系统碳排放，风-光-光热联合外送模式下的源网荷多时间尺度优化调度策略，解决了大规模并网下可再生能源弃电问题。

6、但是，现有技术存在以下问题及缺陷：

7、(1)仅单独考虑ies设备或碳商品市场的减碳潜力，未考虑低碳技术-低碳政策联合运行模式下的减碳效益；仅考虑需求响应资源减碳效益，未考虑其与传统储能设备的协调优化作用；ccs-p2g联合模型忽略了电制氢p2h阶段和氢能其余利用途径；

8、(2)利用csp电站配合可再生能源机组协同发电，但忽略了csp电站参与ies优化运行的潜力，且并未利用csp与ccs-p2g协同优化运行提高ies节能减排潜力。

9、因此，如何综合考虑ccs-p2g和csp电站，有效降低ies的碳排放量和总成本，并提高可再生能源的利用率，以便于有效规避不确定性风险造成的经济损失，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种计及ccs-p2g和光热电站的综合能源系统低碳调度方法及系统以解决背景技术中提到的部分技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种计及ccs-p2g和光热电站的综合能源系统低碳调度方法，包括以下步骤：

4、s1.将光热电站csp视为新型储能引入到综合能源系统ies中，在低碳技术层面建立碳捕集电厂ccs-电转气设备p2g耦合模型和燃气掺氢模型，从而建立含有ccs-p2g、燃气掺氢机组和光热电站csp的ies模型；

5、s2.在低碳政策层面建立阶梯型碳交易机制模型，阶梯型碳交易模型包括ies碳排放权配额模型、ies实际碳排放模型和ies阶梯型碳交易模型；

6、s3.将低碳技术层面建立的ies模型和低碳政策层面建立阶梯型碳交易机制模型整合，以综合能源系统ies运行成本最小化为目标建立ies低碳经济调度模型；

7、s4.使用梯形模糊数将ies功率平衡约束松弛，进行模糊规划并转化为风电和负荷的清晰等价类模型，从而建立基于模糊机会约束的ies优化调度模型；

8、s5.以权重系数作为风险评估指标，建立基于条件风险价值理论的ies风险评估模型，量化评估ies运行风险；

9、s6.以经济性最优为目标函数结合约束条件分别对ies低碳经济调度模型、基于模糊机会约束的ies优化调度模型和基于条件风险价值理论的ies风险评估模型进行求解，得到最优调度方案。

10、优选的，步骤s1中的ies模型包括ccs-p2g耦合运行机制及模型、掺氢燃气轮机模型、掺氢燃气轮机模型、csp电站模型、电加热模型和储能模型；

11、ccs-p2g耦合运行机制及模型包括ccs运行机制和模型以及p2g两阶段运行机制和模型。

12、优选的，ccs运行机制和模型的具体内容为：

13、在ccs中引入烟气分流系统和储液容器，对燃气锅炉、燃气轮机和火电机组在运行过程中产生的co2进行捕集，并送至甲烷反应器进行甲烷化，根据ies需求通过烟气分流系统向大气主动排出co2，以及进行封存；

14、p2g两阶段运行机制和模型的具体内容为：

15、第一阶段：电解槽el进行电解水，实现电能到氢能转化；第二阶段：电解槽el将氢能分别输送至甲烷反应器mr、燃气轮机gt、燃气锅炉gb和储氢罐hes，mr进行甲烷化处理产生ch4，直供气负荷或输送至热电联产chp机组或gb机组产生电能或热能，多余氢能储存进储氢罐hes；

16、掺氢燃气轮机模型和掺氢燃气轮机模型的具体内容为：燃气轮机gt和燃气锅炉gb通过p2g产生氢能和天然气以及向外部气网购气采用掺氢的方式运行；

17、csp电站模型包括聚光集热环节、储热环节和发电环节，csp电站镜场吸收太阳能到集热器，通过换热装置产生高压蒸汽输送至汽轮机tg发电，剩余热能储存在储热罐tes，在光照强度弱或无光照时，将存储热能输送至汽轮机tg发电或直供给热负荷。

18、优选的，对于步骤s2：

19、ies碳排放权配额模型采用以基准线法为指标的无偿配额模型进行分配，ies碳排放源为gb、gt和外部购电；

20、ies实际碳排放模型为生成co2量减去p2g利用的co2量和封存的co2量，t时段ies排入大气的co2量分为通过烟气分流系统排入大气的co2量和ccs无法利用的co2量，从而得到ies实际碳排放额；

21、ies阶梯型碳交易模型为根据ies碳排放分配额和ies实际碳排放额，求得ies碳交易额，基于在不同碳排放量区间，使用不同的碳交易价格，碳排放权配额越多，相应区间的碳交易价格越高，得到ies碳交易成本。

22、优选的，步骤s3中的综合能源系统ies运行成本为ies的碳交易成本、碳封存成本、购气成本、火电机组启停成本、火电机组耗煤成本和各机组运维成本的总成本。

23、优选的，步骤s4中的风电和负荷的清晰等价类模型为：

24、

25、

26、ril＝jiptl，i∈[1，4]

27、其中，为风电预测出力梯形模糊型，为负荷预测梯形模糊型，和为风电出力梯形模糊数，和为负荷梯形模糊数，α为置信水平。

28、优选的，步骤s5中的基于条件风险价值理论的ies风险评估模型具体为：

29、

30、其中，f2为基于cvar的ies总运行成本，为权重系数，fe为ies期望运行成本，fvar为var成本，fcvar为cvar成本，f1n为在场景n下的ies总运行成本，zn为场景n发生概率。

31、优选的，约束条件包括功率平衡约束和ies设备约束，ies设备约束包括wt和csp电站出力约束、燃气轮机和燃气锅炉出力及爬坡约束、电加热约束、火电机组约束、碳捕集约束、p2g约束以及csp电站储热系统储能约束。

32、一种计及ccs-p2g和光热电站的综合能源系统的低碳调度系统，基于所述的一种计及ccs-p2g和光热电站的综合能源系统低碳调度方法，包括ies低碳经济调度子系统、ies优化调度子系统、ies风险评估子系统和最优调度输出子系统；ies低碳经济调度子系统包括ies模型运行模块、阶梯型碳交易模块和低碳经济调度模块；

33、ies模型运行模块，用于将光热电站csp视为新型储能引入到综合能源系统ies中，在低碳技术层面建立碳捕集电厂ccs-电转气设备p2g耦合模型和燃气掺氢模型，从而建立含有ccs-p2g、燃气掺氢机组和光热电站csp的ies模型；

34、阶梯型碳交易模块，用于在低碳政策层面建立阶梯型碳交易机制模型，阶梯型碳交易模型包括ies碳排放权配额模型、ies实际碳排放模型和ies阶梯型碳交易模型；

35、低碳经济调度模块，用于将低碳技术层面建立的ies模型和低碳政策层面建立阶梯型碳交易机制模型整合，以综合能源系统ies运行成本最小化为目标建立ies低碳经济调度模型；

36、ies优化调度子系统，用于使用梯形模糊数将ies功率平衡约束松弛，进行模糊规划并转化为风电和负荷的清晰等价类模型，从而建立基于模糊机会约束的ies优化调度模型；

37、ies风险评估子系统，用于以权重系数作为风险评估指标，建立基于条件风险价值理论的ies风险评估模型；

38、最优调度输出子系统，用于以经济性最优为目标函数结合约束条件分别对ies低碳经济调度模型、基于模糊机会约束的ies优化调度模型和基于条件风险价值理论的ies风险评估模型进行求解，输出最优调度方案。

39、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的一种计及ccs-p2g和光热电站的综合能源系统低碳调度方法。

40、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种计及ccs-p2g和光热电站的综合能源系统低碳调度方法及系统，通过p2g两阶段模型和燃气掺氢模型，将p2g产生h2掺杂进ch4参与燃烧，充分发挥了氢能利用途径，提高了甲烷化效率；构建ccs-p2g耦合运行模型，提高了co2循环利用率，降低了ies碳排放量和运行成本；将低碳技术和低碳政策耦合参与ies低碳优化运行，通过csp电站耦合参与ies低碳优化运行，提高了储能利用率，促进了可再生能源消纳；实现了针对ies可再生能源和负荷不确定性研究，为ies合理规避运行风险提供了参考。