[发明专利]计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法

权利要求书

1.一种计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法，其特征在于，包括：

按照节点类型将综合能源系统划分为区域层、区块层、本地层三个层级，其中，本地层位于底层，区块层位于中间层，区域层位于顶层；区域层对应区域节点供应范围下的整个综合能源系统；区块层对应区块节点供应范围内的子区块；本地层对应本地节点下的用户及其分布式供能系统；其中，所述综合能源系统中存在多个区域集中能源生产设施、区域集中储能设施、子区块和分布式能源供应系统，将通过枢纽节点接入的区域集中能源生产和储能设备归入区域层，将接入区块节点的供能网络归入区块层，将接入本地节点的分布式能源供应系统归入本地层；

建立综合能源系统各个层级的优化配置模型目标函数；

建立综合能源系统各个层级的优化配置模型约束，包括能源网络潮流约束、能源耦合约束和碳排放约束；

根据各个层级的优化配置模型目标函数和优化配置模型约束，基于遗传算法对综合能源系统进行优化，得到系统各个层级的优化配置结果；包括：初始化各层级的二氧化碳排放系数；根据本地层优化配置模型目标函数和优化配置模型约束，利用分支定界法对本地层能源资源进行优化配置，并获取本地节点年用能时序；根据区块层优化配置模型目标函数、优化配置模型约束和本地节点年用能时序，利用内点法对区块层能源资源进行优化配置，并获取区块节点年用能时序；根据区域层优化配置模型目标函数、优化配置模型约束和区块节点年用能时序，利用遗传算法对区域层能源资源进行优化配置；根据区域层能源生产时序，计算区块节点的二氧化碳排放系数；根据区块节点的二氧化碳排放系数和本地节点能源生产时序，计算本地节点的二氧化碳排放系数；判断迭代是否达到停止条件，若迭代未达到停止条件，则返回本地层的优化配置求解，直至迭代达到停止条件，若迭代达到停止条件，则输出系统优化配置结果。

2.根据权利要求1所述的计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法，其特征在于，区域层能源网络潮流约束F通过下式表示：

其中，分别为区域层的天然气网络潮流约束、电力网络潮流约束和热力网络潮流约束；分别为区域节点在第t小时向系统供给的天然气流速、电功率和热功率；分别为第k个枢纽节点在第t小时向区域供给的天然气流速、电功率和热功率，k＝1,2...,n，n为枢纽节点总数量；分别为区域在第t小时向第i个区块节点所供给的天然气流速、电功率和热功率，i＝1,2...,p，p为区块节点总数量；

区域层能源耦合约束EH通过下式表示：

其中，分别为第k个枢纽节点在第t小时向区域供给的天然气流速、电功率和热功率，k＝1,2...,n，n为枢纽节点总数量；

区域层碳排放约束通过下式表示：

其中，分别为区域节点处天然气、电力和热力的二氧化碳排放系数，为常数；分别为区域节点在第t小时向系统供给的天然气流速、电功率和热功率；CE^a为区域年允许二氧化碳排放量。

3.根据权利要求1所述的计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法，其特征在于，区块层能源网络潮流约束F通过下式表示：

其中，分别为区块层的天然气网络潮流约束、电力网络潮流约束和热力网络潮流约束；分别为区块节点在第t小时向区块供给的天然气流速、电功率和热功率；分别为区块在第t小时向第j个本地节点所供给的天然气流速、电功率和热功率，j＝1,2...,q，q表示本地节点总数量；

区块层碳排放约束通过下式表示：

其中，为区块节点处天然气、电力和热力的二氧化碳排放系数；分别为区块节点在第t小时向区块供给的天然气流速、电功率和热功率；CE^b为区块年允许二氧化碳排放量。

4.根据权利要求3所述的计及碳排放的综合能源系统多层级优化方法，其特征在于，区块节点处的二氧化碳排放系数通过下式表示：

其中，分别为区块节点处天然气、电力和热力的二氧化碳排放系数；分别为区域节点处天然气、电力和热力的二氧化碳排放系数；分别为第k个枢纽节点所生产天然气、电力和热力的二氧化碳排放系数；分别为区域节点在第t小时向系统供给的天然气流速、电功率和热功率；分别为第k个枢纽节点在第t小时向区域供给的天然气流速、电功率和热功率，k＝1,2...,n，n为枢纽节点总数量。