[发明专利]碳约束下考虑需求响应的园区综合能源系统的规划方法

权利要求书

1.一种碳约束下考虑需求响应的园区综合能源系统的规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)获取历史碳交易收盘价格序列，并根据所述历史碳交易价格序列，利用式(1)建立碳交易价格的预测模型，用于未来碳交易价格的变化趋势：

式(1)中，r_d为第d日的碳排放交易收益；且为第d日的碳排放交易收盘价格；为第d-1日的碳排放交易收盘价格；r_d-1为第d-1日的碳排放交易收益；β₀、β₁为序列的持续性参数；β₂为序列的非对称性参数；α₁为新息参数；为小于1的常数；v_d表示服从正态白噪音过程，均值为0，方差为1的第d个参数；ε_d为第d日的扰动项，ε_d-1为第d-1日的扰动项，σ_d为第d日的条件标准差，α₀为非随机变量，σ_d-1为第d-1日的条件标准差；

步骤2)根据园区能源需求，确定供应侧的能源类型和设备，从而建立园区综合能源系统，包括：光伏设备、热电联产机组、燃气锅炉GB、电锅炉EB、P2G设备、电/热/冷储能设备、电制冷机、吸收式制冷机和地源热泵；

步骤3)采集园区综合能源系统的电/热/冷典型日负荷数据和设备参数，建立各设备的数学模型及光伏出力和安装容量约束、热电联产机组出力及安装容量约束、燃气锅炉和电锅炉出力和安装容量约束、吸收式制冷机和电制冷机出力及安装容量约束、储能设备容量及出力约束、地源热泵的容量及出力约束和系统的功率平衡约束；

步骤4)建考虑将负荷分为固定负荷、可转移型负荷和可替代型负荷的三个类型，并考虑纵向负荷转移，从而建立由固定负荷、可转移型负荷和可替代型负荷的数学模型构成的需求侧的综合需求响应模型；

步骤5)确定园区综合能源系统的目标函数，包括：园区的总效率最大化和碳交易成本最小，并采用混合整数非线性规划求解器求解所述目标函数，得到规划结果，包括：系统设备的容量投建、系统的总效率和碳交易成本。

2.根据权利要求1所述的一种碳约束下考虑需求响应的园区综合能源系统的规划方法，其特征在于：所述步骤3)中的各设备的数学模型及约束为：

1)利用式(2)建立光伏设备的数学模型：

式(2)中，P^PV(t)表示t时刻的光伏出力，表示t时刻光伏出力的最大值，S^PV表示光伏的安装容量，表示光伏安装的容量上、下限；

2)利用式(3)建立热电联产机组的数学模型：

式(3)中，P^CHP(t)、H^CHP(t)表示第t时刻热电联产机组的供热功率和供电功率；G^CHP(t)表示第t时刻CHP机组消耗的天然气功率；η^P,CHP、η^H,CHP表示CHP机组的供电效率和供热效率；分别表示第t时刻最大电功率和热功率出力；S_CHP表示CHP的安装容量；表示安装容量的上、下限；

3)利用式(4)建立燃气锅炉GB、电锅炉EB、P2G设备的数学模型：

式(4)中，Hⁱ、Gⁱ和ηⁱ分别表示燃气锅炉GB、电锅炉EB、P2G设备中任一设备的输出功率、消耗的输入功率、转换效率；Q^GB(t)、Q^EB(t)和Q^P2G(t)分别表示燃气锅炉GB、电锅炉EB和P2G设备的输出功率，和表示燃气锅炉GB、电锅炉EB和P2G设备的输出功率上限；S_i、和表示燃气锅炉GB、电锅炉EB、P2G设备中任一设备的安装容量，安装容量上、下限；

4)利用式(5)建立储能设备的数学模型：

式(5)中，ES、HS、CS分别表示为电、热、冷储能设备；W_j(t)、W_j(t-1)表示t时刻、t-1时刻的第j类储能设备的荷能状态；表示t时刻第j类储能设备的充、放能功率；表示第j类储能设备的充、储能效率；Δt表示为运行时长；

5)利用式(6)建立电制冷机、吸收式制冷机的数学模型：

式(6)中，Q^AC(t)、COP^AC和H^AC(t)分别表示吸收式制冷机的制冷功率、吸收式制冷机的性能系数即冷热比和吸收式制冷机消耗的热功率；Q^EC(t)、COP^EC和P^EC(t)分别表示电制冷机的制冷功率、电制冷机的性能系数即冷热比和电制冷机消耗的电功率；S_k、和分别表示吸收式制冷机和电制冷机中任一设备的安装容量，安装容量上、下限；Q₀、N₀和η^AC分别表示吸收式制冷机的实际输出功率、额定输出功率和效率；

6)利用式(7)建立地源热泵的数学模型：

式(7)中，Q^HP(t)、COP^HP和P^HP(t)分别表示地源热泵的供能功率、性能系数和t时刻耗电功率；H^HP(t)、表示t时刻地源热泵的输出功率和输出功率上限；S_HP、和表示地源热泵的安装容量、安装容量上、下限；

7)功率平衡约束：

利用式(8)建立电功率平衡：

式(8)中，表示第t时刻从电网购买的电力；表示电储能的充电、放电功率；P^L(t)表示第t时刻的负荷功率；

利用式(9)建立热功率平衡：

式(9)中，表示第t时刻热储设备的放、充能功率；H^L(t)表示第t时刻热负荷的功率；

利用式(10)建立冷功率平衡：

式(10)中，表示冷储能的充放能功率；Q^L(t)表示第t时刻的冷负荷功率。