[发明专利]一种基于奖惩阶梯型碳交易的电-氢-储综合能源网多目标优化调度模型

权利要求书

1.一种基于奖惩阶梯型碳交易的电-氢-储综合能源网多目标优化调度模型，其特征在于：

(1)综合能源网架构建立

电-氢-储综合能源网主要包括风电、光伏机组、储能电池、氢能利用模块以及大电网，其运行模式可分：(1)负荷低谷期富余电力转化为氢能，为氢负荷供能或进入储氢系统；(2)储氢系统为氢负荷与电负荷同时供能；(3)负荷高峰期，在风光发电和氢燃料电池都无法满足其用电需求时，综合能源网则从电网购电或从氢网购氢；

(2)电-氢-储综合能源网多目标优化模型流程

基于奖惩阶梯型碳交易的电-氢-储综合能源网多目标优化模型，旨在通过对接入点选址、碳排放权的交易、电-氢能源系统间的协调优化和动态权重对综合能源网运行成本和环境成本的权衡，优化其网损、环境成本及运行成本；

(3)碳交易机制建立

采用无偿分配的方式进行初始碳排放额分配，并采用基准线法确定系统的无偿碳排放配额，电-氢-储综合能源网从上级电网购电产生的碳排放的初始碳排放配额来自燃煤发电机组，为了更进一步控制碳排放总量，激发供能企业节能减排的积极性，提出奖励系数γ概念，即当供能企业的碳排放总量低于免费分配的碳排放额度时，政府给予一定的奖励补贴；并基于此构建了奖惩阶梯型碳交易成本计算模型，规定若干排放区间，当碳排放量小于免费分配的碳排放额时，碳交易成本为负，表示供能企业可以在碳交易市场出售多余的碳排放配额，并且可以获得一定的技术补贴，碳排放量越小的区间对应的碳交易价格越高；当碳排放量大于免费分配的碳排放额时，碳交易成本为正，表示供能企业需要在碳交易市场购买碳排放权，碳排放量越大的区间对应的碳交易价格越高，在对模型求解时，将实际碳排放量进行分段线性化处理；

在碳交易成本计算模型中，碳交易价格和碳交易量之间的关系，规定了若干碳交易量区间：正区间表示供能企业碳排放权不足，需要从碳交易市场购买；负区间表示供能企业有剩余的碳排放权，可以出售获得收益；

(4)动态权重系数的采用

首先采用比例型动态权重系数，比例函数具有单调性，可以对输入变量的变化趋势进行跟随，使得权重随着变量正相关变化，根据这一时刻的状态x(j)，与上一时刻的状态x(j-1)之和，若当前参数大于上一时刻，权重增大，若当前参数小于上一时刻，则权重减小，其公式为：

在增长阶段，比例函数增长趋势较为缓慢，对参数的变化不够灵敏，指数函数的变化速度快，且变化趋势相同，可采用e的指数型动态权重系数，其公式为：

a₂＝e^y(j) (2)

指数函数增长过于迅速，直接输入参数容易产生指数爆炸，需要对输入的参数数量调整，得到新的输入参数为y(j)﹐保证参数在增长或下降时权重的趋势不发生改变，其公式为：

y(j)＝x(j)-x(j-1) (3)

幅度较缓时选择a₂，其更为灵敏，变化幅度大，容易使得权重长期处于取值范围内的边界值，难以反应权重的具体变化，同时造成权重调整过量的情况，对于a₁和a₂来讲，可以根据两者的优势将其结合，来确定权重的选取，通过总负荷曲线的变化，当负荷曲线增长或降低的幅度较大时，选择a₂，可以快速改变权重，缓解变化趋势；当负荷曲线增长和降低的幅度较缓时，选择a₁进行调整，形成结合型动态权重系数。

2.根据权利要求1所述的一种基于奖惩阶梯型碳交易的电-氢-储综合能源网多目标优化调度模型，其特征在于：碳排放权配额计算式为：

式中：E_c为上级电网购电的碳排放权配额；χ为单位电量的碳排放权配额，取0.728t/(MW·h)；P_b,t为单位时段t综合能源网从上级电网购电的功率。

3.根据权利要求1所述的一种基于奖惩阶梯型碳交易的电-氢-储综合能源网多目标优化调度模型，其特征在于：实际碳排放量计算式为：

式中：E_g为上级电网购电的实际碳排放量；a₁、b₁、c₁为燃煤机组的能源转化设备的碳排放计算系数。