[发明专利]一种含需求响应的电气互联网络分散式低碳经济调度方法

说明书

本发明公开了一种含需求响应的电气互联网络分散式低碳经济调度方法，包括以下步骤：建立对应碳交易成本的阶梯型碳交易成本模型；建立对应碳排放权交易市场所获取的收益的P2G的碳交易成本模型；根据阶梯型碳交易成本模型和P2G的碳交易成本模型建立综合碳交易成本模型得到综合碳交易成本；根据激励型需求响应调整负荷量构建IDR‑DSM模型；根据价格型需求响应调节负荷量建立PDR‑DSM模型；满足电网运行约束条件、天然气运行约束条件和电‑气耦合约束条件的前提下，建立表示总运行成本的集中式的低碳经济调度模型；在集中式的低碳经济调度模型的基础上采用S‑ADMM算法进行求解建立完全分散式调度模型；保证了网络的低碳经济性。

技术领域

本发明属于电-气互联网络优化运行领域，涉及一种含需求响应的电气互联网络分散式低碳经济调度方法。

背景技术

近年来，随着经济的快速发展，对电力、天然气的需求不断增加，使得生态系统受到严重的危害，因此发展低碳经济的理念成为世界各国所重视的问题之一。截止2018年，电力行业的碳排量占全国总量的50％左右。因此，推动低碳电力有利于加快低碳经济的发展，对减少碳排量有至关重要的作用。随着电力网与天然气网紧密地耦合，以电-气互联网络(integrated electricity-gas network,IEGN)为代表的多能流协调互补互济被认为是提高新能源消纳比例、实现碳减目标的重要载体，为了减小IEGN的碳排放，目前碳交易机制被认为可兼顾网络经济性与低碳性的有效手段。

目前学术界在对考虑碳交易机制的低碳经济调度的研究中，主要存在下述不足：

目前已有此方面的研究中，碳交易机制均采用统一型碳权价格的碳交易机制，此种机制虽然在一定程度上协调系统的低碳经济性，但对总碳排量的控制较为宽松，且过于简单地考虑碳交易市场的实际运行情况，导致企业自主减排的积极性；

随着可再生能源发电比例不断增加，以具有消纳可再生能源和碳捕获技术的电转气(power to gas，P2G)装置在IEGN中扮演重要的角色。目前，在IEGN的低碳经济调度方面的研究大多只关注了P2G的新能源消纳效率与碳捕集效益，鲜有文献考虑将P2G参与到碳交易市场所带来碳排放收益，对该收益所带来的激励空间也未进一步地挖掘，具体地，目前对碳交易机制中自愿申请认证减排量的研究较少。

2016年国家发改委发布的《关于做好2016年电力运行调节工作的通知》中，强调推动低碳电力的运行，强化电力需求侧管理。近年来，需求侧管理在IEGN中逐步被重视，这是由于可引导用户调整用电行为，优化负荷曲线轮廓、缩小曲线的峰谷差及有效地协调IEGN的低碳经济性。但现有对电气互联网络的低碳研究均通过调节碳价来改变网络中机组出力，由此不能最大化地使网络经济低碳最优，也不能充分发挥需求侧管理(Demand SideManagement,DSM)的减碳潜力，而尚无文献从源-荷端共同协调网络低碳经济性来进行研究。

在市场运营层面上，目前对IEGN经济调度的研究大都基于集中式优化框架，需将网络中所有数据汇集并由唯一的决策主体进行计算，这对决策主体的计算能力和信息聚合能力有较高要求，且与实际运行模式不符，即电网与气网隶属于两个不同的主体，其网架参数、用户私有信息不能完全共享。

在物理技术层面上，非凸非线性的天然气潮流方程对IEGN求解的影响考虑甚少，目前，主要的线性化的方法是增量分段线性化法与二阶锥松弛法。增量分段线性化法将此方程进行线性化，使得模型转化为混合整数线性形式，虽然这样降低了模型的求解难度，但引入0-1变量，且求解精度与效率与二进制变量个数相关联，往往难以同时兼顾；二阶锥松弛虽然可将此约束转化为线性约束形式，但未保证松弛的严格性，无法精确高效地求解此模型。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种含需求响应的电气互联网络分散式低碳经济调度方法，解决了上述背景技术中存在的问题。

本发明采用的技术方案如下：