[发明专利]考虑阶梯碳交易和需求响应的并网型微电网优化配置方法

说明书

一种考虑阶梯碳交易和需求响应的并网型微电网优化配置方法，其特点是，包括以下步骤：构建含氢储能的并网型微电网，建立微电网内各设备的数学模型；引入阶梯碳交易机制，建立阶梯碳交易成本计算模型；以可再生能源发电功率与负荷功率的差值绝对值之和最小为目标，建立激励型需求响应模型；建立并网型微电网双层优化配置模型，上层优化模型以微电网等年值综合成本最小为目标来优化设备容量，下层优化模型考虑阶梯碳交易和需求响应，以年运行成本与年碳交易成本之和最小为目标进行运行优化；通过遗传算法与混合整数线性规划结合的方法来求解模型。具有科学合理，适用性强，效果佳，能够在满足可靠性要求的同时，使经济性与低碳性最佳匹配的优点。

技术领域

本发明涉及并网型微电网的规划设计领域，是一种考虑阶梯碳交易和需求响应的并网型微电网优化配置方法。

背景技术

依托可再生能源和储能等技术构建微电网，通过碳交易和需求响应等机制引导电力行业节能减排，被本领域公认是促进可持续发展的重要举措。因为合理配置微电网中各设备的容量是保障其发挥良好运营效能的前提，所以在微电网容量配置过程中引入碳交易机制和需求响应的研究具有重大意义。其次，微电网中的储能装置多是蓄电池，其价格十分昂贵且不易长期储电，随着储氢技术的日渐成熟，氢储能作为完全清洁的储能方式，既具备电化学储能速度快的特点，又具备物理储能规模大、能跨季节存储的优势，其应用将会越来越广泛。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的不足，建立一种科学合理，适用性强，效果佳，能够在满足可靠性要求、非可再生能源发电占比要求和可再生能源渗透率要求的前提下，综合考虑系统经济性与低碳性，实现经济性与低碳性最佳匹配的考虑阶梯碳交易和需求响应的并网型微电网优化配置方法。

实现本发明的目的采用的技术方案是，一种考虑阶梯碳交易和需求响应的并网型微电网优化配置方法，其特征是，它包括以下步骤：

1)构建含氢储能的并网型微电网

并网型微电网包含风力发电机、光伏阵列、柴油发电机、负荷和氢储能系统，其中光伏阵列、风力发电机和氢储能系统分别通过各自的变流器或逆变器接入交流微电网，根据用户的用电情况，用户负荷分为可时移负荷和刚性负荷；

氢储能系统包含电解槽、储氢罐和燃料电池，在风光输出功率大于负荷需求的时段，利用电解槽设备消耗富余的电能通过电解水来产生氢气，并将氢气储存在储氢罐内，相当于增加了电负荷；当风光输出功率小于负荷需求时，燃料电池则以氢气和氧气为原料发生化学反应产生电能以满足负荷需求；

分别建立氢储能系统各设备的数学模型如下：

①建立电解槽数学模型

电解槽的输出功率如式(1)所示：

P_el-out＝η_elP_el-in   (1)

其中，P_el-out为电解槽的输出功率；η_el为电解槽的效率；P_el-in为电解槽的输入功率；

电解槽的最大输入功率除了与其额定容量有关，还受储氢罐剩余储氢容量的影响，电解槽的最大输入功率如式(2)、(3)所示：

E_ht,max＝SOC_ht,maxP_ht,N   (3)