[发明专利]一种基于碳捕集的综合能源系统低碳经济优化调度方法

说明书

本发明公开了一种基于碳捕集的综合能源系统低碳经济优化调度方法，通过细化电转气两阶段运行过程，提高氢能的利用效率；利用储能设备解决COsubgt;2/subgt;在捕集和利用上的时间不匹配问题，考虑阶梯式碳交易机制进一步限制综合能源系统中各机组的COsubgt;2/subgt;排放量。据此构建了含碳捕集的多能互补综合能源系统低碳经济优化调度模型，并且系统根据不同时刻碳排放量大小将综合能源系统分成低碳排放水平调度和高碳排放水平调度两种调度模式，最后利用MATLAB软件中的求解器GUROBI软件对模型进行求解。仿真结果表明，所提调度方法在降低系统运行成本、提高可再生能源消纳和减少碳排放量等方面的有效性。

技术领域

本发明涉及电力系统优化运行技术领域，具体地说是一种基于碳捕集的综合能源系统低碳经济优化调度方法。

背景技术

综合能源系统打破了传统电、气、热能源独立运行模式的壁垒，具有多能互补、提高能源利用效率、降低用能成本和减小碳排放的优点。但是目前综合能源系统存在碳排放量较高、可再生能源利用率较低和总运行成本较高的问题，因此探究如何协调配合能源侧供能设备和负荷侧用能设备，以此减少碳排放量、提高可再生能源消纳和降低系统总成本，是目前仍需解决的重要问题。

目前有研究考虑碳捕集技术的作用，将碳捕集技术和电转气设备耦合，提出了一种综合能源系统低碳经济调度模型，但是上述文献仅考虑了碳捕集技术减少碳排放的效益，没有考虑碳捕集技术捕集到CO2后的利用问题和其对综合能源系统中传统常规机组碳排放的影响，并且也忽略了电转气设备只会在可再生能源剩余时工作，当电转气设备工作时，碳捕集设备捕集到的CO2量较少，此时存在CO2在捕集和利用上的时间不匹配问题。有的学者考虑电储能装置促进可再生能源消纳的影响，并且分析了在碳交易机制下储能的参与对低碳经济调度的作用。但是上述文献虽然考虑了碳交易机制，但是都是基于传统的碳交易机制模型，没有深度挖掘碳交易市场的作用，而考虑阶梯式碳交易机制有利于进一步限制综合能源系统中各机组的CO2排放量，更大化的发挥碳交易市场的作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提出一种基于碳捕集的综合能源系统低碳经济优化调度方法，旨在获得最低的系统运行成本和系统碳排放总量。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于碳捕集的综合能源系统低碳经济优化调度方法，其创新点在于包括以下步骤：

步骤A：首先源荷两侧协调配合，根据系统不同时刻碳排放量大小将综合能源系统分成低碳排放水平调度和高碳排放水平调度两种调度模式；

步骤B：源侧采用碳捕集技术、电转气设备和储能装置联合运行模式，并将电转气设备运行过程将其细化为两阶段运行过程，第一阶段在可再生能源盈余时利用盈余电量电解水生成氢气，并且深度发挥氢能对于综合能源系统的应用价值，第二阶段利用系统中碳捕集设备捕集的CO2与部分氢气进行甲烷化反应生成天然气；

步骤C：获取综合能源系统初始碳排放配额和实际碳排放配额，据此构建综合能源系统阶梯式碳交易模型；

步骤D：在步骤A的基础上，调用步骤B中所述的源侧联合运行模式，考虑步骤C中所述的阶梯式碳交易模型，建立含碳捕集的多能互补综合能源系统低碳经济优化调度模型；

步骤E：基于步骤D中的含碳捕集的多能互补综合能源系统低碳经济优化调度模型，利用MATLAB软件中的求解器GUROBI软件对模型进行求解。

优选的，所述步骤A中的综合能源系统包括风电机组、光伏机组、外部电网、热电联产机组、碳捕集机组、电解槽装置、电转气设备、氢燃料电池、燃气锅炉、储能设备和负荷。

优选的，所述步骤A中的碳排放量大小是根据调度区域可再生能源机组预测出力大小、负荷预测大小和机组出力大小共同决定。