[发明专利]计及电转气的综合能源系统低碳经济优化调度方法

权利要求书

1.计及电转气的综合能源系统低碳经济优化调度方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1、从电转气两阶段运行机理入手，对系统中电转气精细化建模，在电转气消纳风电的基础上，挖掘电转气低碳潜力，引入氢能，从而构建电-氢气-天然气综合能源系统；

步骤2、通过引入奖惩阶梯型碳交易机制，同时考虑电转气和燃气轮机共同参与碳交易市场，设计综合能源系统低碳经济的目标函数，构建综合能源系统中配电网、配气网优化运行模型；

步骤3、分别采用分段线性化、增量线性化和二阶锥松弛方法，对目标函数、电网潮流和天然气网络潮流非线性边界做线性化处理，并利用CPLEX求解器求解该模型。

2.根据权利要求1所述的计及电转气的综合能源系统低碳经济优化调度方法，其特征在于，步骤1具体过程为：

步骤1.1、所述电转气的运行机理分别为电解水制氢阶段和氢气甲烷化阶段；

①电解槽模型

式中：V_ECt为t时段电解槽的产氢量；P_ECt为t时段电解槽的输入电功率，P_EC为电解槽输入电功率的额定值；f(P_ECt/P_EC)为电解槽的效率函数；a_EC、b_EC和c_EC为效率函数系数；P_ECmax、P_ECmin分别为电解槽输入功率上下限；π_EC为电解槽的容量；

②甲烷反应器模型

式中：P_MRt为t时段甲烷反应器生成的天然气功率；V_MRt为t时段输入甲烷反应器的氢量；η_m为甲烷反应器的运行效率；H为天然气高热值；κ为天然气管道每m³对应的气体质量；E_MRmax、E_MRmin别为甲烷反应器氢气输入的上、下限；

③量化电转气减碳能力

甲烷化反应合成天然气需要CO₂为原料，使得电转气在消纳风电的同时具有减碳的效益，吸收CO₂的质量M_MR为

式中：为CO₂的摩尔质量，为CH₄的摩尔体积，V_CH4为电转气合成CH₄的体积；

步骤1.2、引入氢能，构建包含电-氢气-天然气混合的综合能源系统。

3.根据权利要求1所述的计及电转气的综合能源系统低碳经济优化调度方法，其特征在于，步骤2具体过程为：

步骤2.1、构建奖惩阶梯型碳交易机制模型，考虑电转气和燃气轮机共同参与碳交易市场，

式中：C_c表示碳交易成本；ξ、ΔE分别为碳交易价格与碳排放量增加的区间大小；E_R为实际碳排放量；E_q为碳排放配额；κ为上升单位阶梯碳排放量所增加的碳交易价格倍率；

电转气的碳交易成本可表示为

式中：e_P2G为电转气的单位碳消纳因子；P_P2G为电转气生成甲烷的输出功率，λ为上升单位阶梯碳消纳量所增加的碳交易价格倍率；

步骤2.2、构建综合能源系统低碳经济调度模型

minf＝f₁+f₂+f₃ (6)

其中，f₁为购能成本，f₂为弃风成本，f₃为综合能源系统的碳交易成本。