基于碳交易机制的虚拟电厂调度方法、装置及设备与流程

本发明涉及能源分配，尤其涉及一种基于碳交易机制的虚拟电厂调度方法、装置及设备。

背景技术：

1、随着社会经济的发展带来的环境问题日趋严峻，发展可再生能源、节能减排已成为建设可持续发展社会的必然选择。多能耦合互补、供需协调互动的低碳能源利用形式成为能源行业的发展方向。

2、虚拟电厂(virtual power plant，vpp)是一个基于大数据参与电网运行和电力市场的电源协调管理系统，对外表现为一个可控电源。不仅可以在发电端进行智慧调控，还对传统的电力辅助服务市场进行升级，能够有效整合不同地理位置与种类的各分布式资源，满足多元化负荷需求的同时，积极参与碳交易市场和调峰辅助服务市场。

3、碳交易机制被视为一种有效降低碳排放的市场化途径，然而，基于现有的碳交易机制的虚拟电厂调度未充分利用冷、热、电等多种能源与用户侧调峰，灵活程度较低。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于碳交易机制的虚拟电厂调度方法、装置及设备，以解决目前虚拟电厂未充分考虑用户侧调峰，灵活程度较低的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于碳交易机制的虚拟电厂调度方法，包括：

3、获取虚拟电厂的运行参数，运行参数包括电网交互功率、燃气轮机输出电功率、燃气锅炉和热交换器的输出热功率以及制冷机的输出冷功率；

4、基于虚拟电厂的实际碳排放量、虚拟电厂的运行参数以及预先构建的奖惩阶梯型碳交易模型，确定虚拟电厂的碳排放交易成本；

5、基于虚拟电厂的碳排放交易成本、用户侧调峰辅助服务成本、燃料成本、电网交互成本以及运维成本，以虚拟电厂的总运行成本最小为目标建立碳交易机制下的虚拟电厂总成本目标函数；

6、基于冷热电联产机组及燃气锅炉的运行约束，以及用户侧调峰需满足的功率约束，对虚拟电厂总成本目标函数进行求解，确定最优调度策略。

7、在一种可能的实现方式中，基于虚拟电厂的实际碳排放量、虚拟电厂的运行参数以及预先构建的奖惩阶梯型碳交易模型，确定虚拟电厂的碳排放交易成本，包括：

8、根据基线法确定虚拟电厂实际运行的碳排放配额模型；

9、基于虚拟电厂的运行参数、碳排放配额模型、以及虚拟电厂的实际碳排放量，确定参与碳交易的虚拟电厂的碳排放交易额；

10、基于虚拟电厂的碳排放交易额、以及奖惩阶梯型碳交易模型，确定虚拟电厂的碳排放交易成本。

11、在一种可能的实现方式中，虚拟电厂的碳排放交易额为虚拟电厂的实际碳排放量与虚拟电厂总的碳排放配额的差值；

12、虚拟电厂总的碳排放配额为：

13、

14、其中，evpp,a为虚拟电厂总的碳排放配额，egrid、ecchp和egb分别为上级电网交互电量、冷热电联产机组和燃气锅炉的碳排放配额；χe和χ分别为单位电量和热量的碳排放配额；和分别为t时段的电网交互功率和燃气轮机输出电功率；和分别为t时段的燃气锅炉和热交换器的输出热功率；为t时段的吸收式制冷机的输出冷功率；为电、热功率的转换系数；t为调度周期，δt为时间间隔。

15、在一种可能的实现方式中，奖惩阶梯型碳交易模型包括多个碳排放区间，每个碳排放区别对应不同的碳交易成本；

16、当虚拟电厂的碳排放交易额为负数时，虚拟电厂出售剩余碳排放量；

17、当虚拟电厂的碳排放交易额为正数时，虚拟电厂购买碳排放量。

18、在一种可能的实现方式中，奖惩阶梯型碳交易模型ccarbon为：

19、

20、其中，evpp为虚拟电厂的碳排放交易额，λ为单位碳交易基价；μ为不同区间的奖励系数，α为不同区间的惩罚系数，l为碳排放区间长度。

21、在一种可能的实现方式中，虚拟电厂总成本目标函数f为：

22、f＝cgrid+cfuel+com+cas+ccarbon；

23、其中，cgrid、cfuel、com和cas分别为电网交互成本、燃料成本、运维成本和用户侧调峰辅助服务成本；

24、

25、和分别为分时电价与分时天然气价；和分别为t时段的燃气轮机和燃气锅炉的燃料耗量；和分别为t时段的蓄电池、储热罐、燃气轮机和燃气锅炉的运维成本系数；和分别为t时段的蓄电池的充/放电功率和储热罐的储/放热功率；和均为0-1变量，分别为t时段的蓄电池的充/放电状态标识符和储热罐的储/放热状态标识符；和分别为电、热、冷负荷参与调峰辅助服务后的功率改变量；δe、δ和δq分别为电、热、冷负荷单位功率参与调峰服务的调度成本；ngas为天然气单位热值。

26、在一种可能的实现方式中，冷热电联产机组及燃气锅炉的运行约束包括：

27、燃气轮机燃料耗量与热回收功率约束、燃气轮机运行约束、燃气锅炉运行约束、蓄电池容量与充放电功率约束、吸收式制冷机的运行约束、电制冷机的运行约束、电网交互功率约束以及总功率平衡约束。

28、第二方面，本发明实施例提供了一种基于碳交易机制的虚拟电厂调度装置，包括：

29、获取参数模块，用于获取虚拟电厂的运行参数，运行参数包括电网交互功率、燃气轮机输出电功率、燃气锅炉和热交换器的输出热功率以及制冷机的输出冷功率；

30、确定成本模块，用于基于虚拟电厂的实际碳排放量、虚拟电厂的运行参数以及预先构建的奖惩阶梯型碳交易模型，确定虚拟电厂的碳排放交易成本；

31、构建函数模块，用于基于虚拟电厂的碳排放交易成本、用户侧调峰辅助服务成本、燃料成本、电网交互成本以及运维成本，以虚拟电厂的总运行成本最小为目标建立碳交易机制下的虚拟电厂总成本目标函数；

32、确定策略模块，用于基于冷热电联产机组及燃气锅炉的运行约束，以及用户侧调峰需满足的功率约束，对虚拟电厂总成本目标函数进行求解，确定最优调度策略。

33、在一种可能的实现方式中，确定成本模块，用于

34、根据基线法确定虚拟电厂实际运行的碳排放配额模型；

35、基于虚拟电厂的运行参数、碳排放配额模型、以及虚拟电厂的实际碳排放量，确定参与碳交易的虚拟电厂的碳排放交易额；

36、基于虚拟电厂的碳排放交易额、以及奖惩阶梯型碳交易模型，确定虚拟电厂的碳排放交易成本。

37、在一种可能的实现方式中，虚拟电厂的碳排放交易额为虚拟电厂的实际碳排放量与虚拟电厂总的碳排放配额的差值；

38、虚拟电厂总的碳排放配额为：

39、

40、其中，evpp,a为虚拟电厂总的碳排放配额，egrid、ecchp和egb分别为上级电网交互电量、冷热电联产机组和燃气锅炉的碳排放配额；χe和χ分别为单位电量和热量的碳排放配额；和分别为t时段的电网交互功率和燃气轮机输出电功率；和分别为t时段的燃气锅炉和热交换器的输出热功率；为t时段的吸收式制冷机的输出冷功率；为电、热功率的转换系数；t为调度周期，δt为时间间隔。

41、在一种可能的实现方式中，奖惩阶梯型碳交易模型包括多个碳排放区间，每个碳排放区别对应不同的碳交易成本；

42、当虚拟电厂的碳排放交易额为负数时，虚拟电厂出售剩余碳排放量；

43、当虚拟电厂的碳排放交易额为正数时，虚拟电厂购买碳排放量。

44、在一种可能的实现方式中，奖惩阶梯型碳交易模型ccarbon为：

45、

46、其中，evpp为虚拟电厂的碳排放交易额，λ为单位碳交易基价；μ为不同区间的奖励系数，α为不同区间的惩罚系数，l为碳排放区间长度。

47、在一种可能的实现方式中，虚拟电厂总成本目标函数f为：

48、f＝cgrid+cfuel+com+cas+ccarbon；

49、其中，cgrid、cfuel、com和cas分别为电网交互成本、燃料成本、运维成本和用户侧调峰辅助服务成本；

50、

51、和分别为分时电价与分时天然气价；和分别为t时段的燃气轮机和燃气锅炉的燃料耗量；和分别为t时段的蓄电池、储热罐、燃气轮机和燃气锅炉的运维成本系数；和分别为t时段的蓄电池的充/放电功率和储热罐的储/放热功率；和均为0-1变量，分别为t时段的蓄电池的充/放电状态标识符和储热罐的储/放热状态标识符；和分别为电、热、冷负荷参与调峰辅助服务后的功率改变量；δe、δ和δq分别为电、热、冷负荷单位功率参与调峰服务的调度成本；ngas为天然气单位热值。

52、在一种可能的实现方式中，冷热电联产机组及燃气锅炉的运行约束包括：

53、燃气轮机燃料耗量与热回收功率约束、燃气轮机运行约束、燃气锅炉运行约束、蓄电池容量与充放电功率约束、吸收式制冷机的运行约束、电制冷机的运行约束、电网交互功率约束以及总功率平衡约束。

54、第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

55、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。

56、本发明实施例提供一种基于碳交易机制的虚拟电厂调度方法、装置及设备，首先获取虚拟电厂的运行参数，然后，基于虚拟电厂的实际碳排放量、虚拟电厂的运行参数以及预先构建的奖惩阶梯型碳交易模型，确定虚拟电厂的碳排放交易成本。接着，基于虚拟电厂的碳排放交易成本、用户侧调峰辅助服务成本、燃料成本、电网交互成本以及运维成本，以虚拟电厂的总运行成本最小为目标建立碳交易机制下的虚拟电厂总成本目标函数。最后，基于冷热电联产机组及燃气锅炉的运行约束，以及用户侧调峰需满足的功率约束，对虚拟电厂总成本目标函数进行求解，确定最优调度策略。

57、本发明预先构建的奖惩阶梯型碳交易模型，能够合理地安排各能源设备出力，同时利用冷、热、电能相互转换的耦合关系以及用户侧调峰，可以有效地降低负荷峰谷差、协调优化多能互动，减缓设备供能压力，充分发挥用户侧调峰作用，提高虚拟电厂内部降碳减排的灵活程度。