[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

说明书

本发明公开了一种碳约束下考虑综合需求响应的园区综合能源系统的规划方法，包括：1、根据历史碳交易的收盘价格，建立碳交易的收益序列并分析序列的波动性和杠杆效应；2、利用指数广义自回归条件异方差模型建立碳交易价格的预测模型；3、建立考虑需求侧综合需求响应的工业园区综合能源系统规划模型，4、建立需求侧电/热/冷负荷的可替代型负荷和可转移负荷的数学模型；5、输入设备的参数、典型日的负荷数据以及需求侧的能源需求，采用混合整数非线性规划求解器求解，输出规划结果并进行控制。本发明在考虑动态碳交易价格和综合需求响应下，能在满足用户用能需求的条件下对设备的容量进行配置，从而提高系统的能源利用效率。

技术领域

本发明涉及园区综合能源技术领域，具体涉及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。

背景技术

园区综合能源系统是靠近用户侧的综合能源系统，其规模大小介于区域综合能源系统与用户侧综合能源系统之间，是联结区域综合能源系统与用户侧综合能源系统的枢纽，可以有效提升能源利用效率和可再生能源的消纳能力。园区中存在电冷热能源的需求，考虑综合需求响应可以充分利用综合能源系统的多能互补特性，在规划中考虑综合需求响应能够进一步降低规划的成本，提高系统运行的经济性。综合需求响应将综合能源中各能源的多能互补特性与传统电力需求响应相结合，并将原来仅存在于电能的需求响应拓展应用于电热冷等多类型能源中，相较于传统电力需求响应具有更高的需求响应潜力。然而综合需求响应更多应用于综合能源系统的调度中很少考虑综合需求响应对规划的影响。综上所述，有必要将综合需求响应应用于园区综合能源系统规划中，以提高系统的科学性和合理性。

目前，我国已经建立全国碳交易市场。监管部门对各交易主体发放碳排放权配额，各交易主体结合自身的碳排放参与碳交易。碳交易市场已经逐渐成为引导综合能源系统控制碳减排的有效手段，目前大多数的研究集中于碳交易对综合能源系统的调度中，少有考虑其在规划中的影响。且仅考虑综合能源系统参与碳交易市场是以固定碳交易价格进行交易，市场的引导的作用有限。因此学者引入阶梯碳交易，进一步约束综合能源系统的碳排放，然而此方法受限于碳交易基价的确定和区间长度的设置，因此迫切需要一种可以合理反映碳交易市场动态变化的方法，并将此方法与综合能源系统规划相结合，提供更加合理和实用的规划方案。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出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，以期能在碳交易预测模型的基础上考虑综合需求响应的影响，能在满足用户用能需求的条件下对设备的容量进行配置，从而提高系统的能源利用效率。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明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的特点在于，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；