考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源优化调度方法

本发明属于综合能源系统优化调度领域，特别涉及一种考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源优化调度方法。

背景技术：

1、氢能作为一种零碳高密度能源，具有广阔的未来发展前景，寻找合理的技术手段提高氢能利用效率对综合能源系统低碳转型尤为重要。《电力自动化设备》第41卷第9期“考虑阶梯式碳交易机制与电制氢的综合能源系统热电优化”一文建立了考虑电制氢的综合能源系统模型，研究氢能的多方面效益；《电网技术》第44卷第11期“含电转气的区域综合能源系统热电优化调度”一文建立了考虑电转气的热电耦合系统模型，通过算例验证了相比传统热电联产系统，所提调度模型可促进多级能源高效利用《电网技术》第46卷第6期“基于阶梯碳交易的含p2g-ccs耦合和燃气掺氢的虚拟电厂优化调度”一文建立了含掺氢燃气机组的综合能源优化调度模型，验证了燃气掺氢对降低系统碳排放量的有效性。除了风电制氢外，利用其他可再生能源制氢也是未来研究的热点。《太阳能学报》第43卷第12期“基于太阳能的甲烷重整制氢技术研究进展”一文对近年来有关太阳能甲烷重整制氢技术的研究进行回顾，给出基于太阳能的甲烷重整制氢技术的未来发展方向；《太阳能学报》第43卷第9期“基于太阳能热驱动甲烷重整制氢的燃料电池发电系统性能研究”一文对太阳能热驱动膜反应器制氢的mcfc发电系统进行模拟研究，验证了甲烷重整制氢的可行性。

2、当前cet和gct有效推动了碳市场、绿证市场与电力市场的良好交互。对此，较多学者对cet-gct机制进行了研究。《中国电机工程学报》“考虑绿证-碳排等价交互机制的区域综合能源系统绿色调度”一文根据碳交易和绿证交易原理，构建基于cet-gct等价原则的交易互动机制，提高系统绿色电力的消纳。《电力自动化设备》第41卷第9期“含碳-绿色证书联合交易机制的综合能源系统日前优化调度”一文在cet-gct交易模式基础上，考虑条件风险价值理论，引导系统减少碳排放。《太阳能学报》第43卷第6期“计及绿色电力证书与碳交易制度的“源-荷”协调优化调度”一文以cet-gct为基础，引入高载能企业负荷，构建“源-荷”双侧互补协调系统模型，促进风电出力，降低碳排放。由上述研究看出，cet-gct机制能够使系统在调度时兼顾经济性和环保性。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源优化调度方法，减少传统综合能源系统的碳排放和提高系统可再生能源消纳率。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源优化调度方法，包括以下步骤：

3、步骤一：建立考虑氢能多元利用的综合能源系统；

4、步骤二：建立阶梯碳交易联合绿证交易模型；

5、步骤三：建立改进粒子群算法模型，对综合能源系统进行优化求解；

6、步骤四：建立考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源系统优化调度目标函数和约束条件，利用步骤三建立的改进粒子群算法对目标函数进行求解。

7、本发明提供的一种考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源优化调度方法，具有以下有益效果：

8、1、本发明公开了一种考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源优化调度方法。在步骤一中，在源侧对传统燃煤电厂进行碳捕集改造并耦合p2g设备，将捕集的co2进行甲烷化处理实现内部的co2循环，考虑引入一种光热重整制氢技术，可以实现太阳到氢能的转换，提高可再生能源的利用率；此外还考虑燃气机组的掺氢运行，降低系统耗气量从而降低系统的碳排放量。为了降低由于新能源带来的不确定性加入储能设备。

9、2、在步骤二中，本发明其次考虑到系统在低碳经济调度方面的局限性，因此建立阶梯碳交易联合绿证交易模型，将绿证减少的碳排放量计入阶梯碳交易的净碳排放量中，提高系统的减排收益，进一步约束系统的碳排放量，在系统和低碳机制两个层面实现低碳经济的互补优势。

10、3、在步骤三中，本发明给出一种粒子群算法的改进方案，考虑该算法可以解决求解时的局部最优解问题，提高求解精确性。

11、4.在步骤四中，构建目标函数模型，并综合考虑多方面成本因素和约束条件。

技术特征：

1.一种考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源优化调度方法，其特征在于，所述步骤一中，建立考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源系统，包括碳捕集改造的燃煤电厂、p2g、甲烷重整制氢、掺氢燃气机组以及储能模型，具体如下：

3.根据权利要求1所述的一种考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源优化调度方法，其特征在于，所述步骤二中，建立阶梯碳交易联合绿证交易模型，具体包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源优化调度方法，其特征在于，所述步骤四中，建立考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源系统优化调度目标函数表达式如下：

5.根据权利要求4所述的一种考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源优化调度方法，其特征在于，所述步骤四中，约束条件的表达式如下：

6.根据权利要求1所述的一种考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源优化调度方法，其特征在于，所述步骤四中，使用matlab调用yalmip以及gurobi求解器对系统进行优化求解。

技术总结
本发明提供一种考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源优化调度方法，包括建立考虑氢能多元利用的综合能源系统；建立阶梯碳交易联合绿证交易模型；建立改进粒子群算法模型；建立考虑氢能多元利用与绿证联合交易的综合能源系统优化调度目标函数和约束条件。该方法建立阶梯碳交易联合绿证交易模型，在系统和低碳机制两个层面实现低碳经济的互补优势，在一定程度上减少传统综合能源系统的碳排放和提高系统可再生能源消纳率。

技术研发人员：倪志,文中,张业伟,杨生鹏,王振宇,胡传宝,黄郑洋,张开伟
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5