计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法与流程

本发明涉及一种计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法，属于综合能源系统优化调度领域。

背景技术：

1、面对化石燃料燃烧引发的严峻碳排放问题和全球变暖趋势，人类社会亟待需要能源转型，加大对清洁能源的利用，奋力推进至一个以新能源为核心，兼具绿色、低碳及持久清洁的发展新阶段。为此，依托可再生能源发电、热电联产、电转气及储能等关键技术，构建通过能源转换装置实现多能互补的含氢综合能源系统将成为能源领域减碳增效的关键，有力促进绿色低碳经济的可持续发展。同时，为进一步降低碳排放，中国建立碳排放交易体系，含氢综合能源系统(hydrogen integrated energy system,hies)可通过碳交易机制(carbon trading mechanism,ctm)开展碳排放权交易，与ctm相对应的是绿证交易市场(green cer-tificate trading,gct)，hies通过生产和使用绿色电力来获取绿色证书，在达成规定的指标后，可将多余的绿证出售，从而获得额外经济回报。然而现有研究大多仅考虑了传统固定绿证价格的gct，对于绿证的进一步交易收益任有待研究。

2、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明提供了一种计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法，以用于建立阶梯绿证下考虑ccs-p2g与源荷双重响应的hies优化调度模型，并求解以获得计及阶梯式绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化运行方案。

2、本发明的技术方案是：

3、根据本发明的第一方面，提供了一种计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法，包括：建立碳捕集耦合电转气模型；其中，碳捕集耦合电转气模型包括ccs模型、p2g模型；建立阶梯式绿证交易模型；其中，阶梯式绿证交易模型包括阶梯碳交易机制、阶梯绿证交易机制；建立源荷双重响应模型；其中，源荷双重响应模型包括源侧灵活响应模型、荷侧灵活响应模型；建立并求解阶梯绿证下考虑ccs-p2g与源荷双重响应的hies优化调度模型。

4、所述阶梯绿证下考虑ccs-p2g与源荷双重响应的hies优化调度模型包括计及阶梯式绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法的目标函数及约束条件。

5、所述阶梯绿证交易机制，其模型构建如下：

6、

7、式中：fgct为阶梯绿证交易收益；cgct为绿证基础交易单价；l为阶梯绿证交易区间长度；λgct和αgct为超出或不足配额指标时的惩罚因子和补偿因子；ngct为参与到绿证市场交易的绿证数量。

8、所述参与到绿证市场交易的绿证数量ngct，表达式为：ngct＝nob-nne；其中，nob为企业获得的绿证数量；nne为满足指标所需绿证数量。

9、所述源侧灵活响应模型，包括：hfc联合whb和orc运行模型、gt联合whb和orc运行模型、hfc和gt联合whb和orc运行的热电联产模型。

10、所述荷侧灵活响应模型，包括：针对含电、热、气负荷的多元负荷建立横向dr模型、纵向dr模型。

11、所述纵向dr模型：

12、

13、式中：为t时刻第i种负荷纵向dr后负荷量；为t时刻第i种负荷的可替代负荷；为t时刻第i种负荷参与纵向dr的量；为0-1变量；分别为第i种负荷在t时刻的替换出和替换入功率；分别表示第i种负荷在t时刻参与纵向dr的最大负荷占比；为第i种负荷初始值；t表示调度周期。

14、所述目标函数以含氢综合能源系统的购能成本、碳交易成本、绿证交易成本、需求响应成本、弃风成本之和最小为优化目标。

15、所述约束条件包括储能系统约束、gb运行约束、电功率平衡约束、热功率平衡约束、天然气平衡约束、氢气平衡约束。

16、根据本发明的第二方面，提供了一种计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度系统，包括：第一建立模块，用于建立碳捕集耦合电转气模型；其中，碳捕集耦合电转气模型包括ccs模型、p2g模型；第二建立模块，用于建立阶梯式绿证交易模型；其中，阶梯式绿证交易模型包括阶梯碳交易机制、阶梯绿证交易机制；第三建立模块，用于建立源荷双重响应模型；其中，源荷双重响应模型包括源侧灵活响应模型、荷侧灵活响应模型；建立求解模块，用于建立并求解阶梯绿证下考虑ccs-p2g与源荷双重响应的hies优化调度模型。

17、本发明的有益效果是：

18、1)、传统绿证交易机制对促进绿电的利用有限，采用本发明所提阶梯绿证交易策略能在取得良好经济性的同时兼顾节能减排效果，推动绿证交易的发展。在阶梯绿证的未来场景分析中，得出最佳绿证阶梯长度，进一步提升hies经济性及绿证交易收益。

19、2)、通过ccs与p2g的耦合运行，实现了hies系统内部碳循环，通过绿证交易市场、碳交易市场与ccs-p2g协同作用，进一步提升了hies运行的低碳性和经济性。

20、3)、实施源荷两侧的灵活性响应策略后，hies在供应侧能够依据实时需求灵活调整热电输出，特别是在hfc的协同运作下，进一步增强了hies的低碳经济效益。在负荷侧通过对多元负荷灵活管理，减少碳排放的同时降低系统运行总成本，促进了hies的低碳经济优化运行。

技术特征：

1.一种计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述阶梯绿证交易机制，其模型构建如下：

3.根据权利要求2所述的计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述参与到绿证市场交易的绿证数量ngct，表达式为：

4.根据权利要求1所述的计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述源侧灵活响应模型，包括：hfc联合whb和orc运行模型、gt联合whb和orc运行模型、hfc和gt联合whb和orc运行的热电联产模型。

5.根据权利要求1所述的计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述荷侧灵活响应模型，包括：针对含电、热、气负荷的多元负荷建立横向dr模型、纵向dr模型。

6.根据权利要求5所述的计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述纵向dr模型：

7.根据权利要求1所述的计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述阶梯绿证下考虑ccs-p2g与源荷双重响应的hies优化调度模型包括计及阶梯式绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法的目标函数及约束条件。

8.根据权利要求7所述的计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述目标函数以含氢综合能源系统的购能成本、碳交易成本、绿证交易成本、需求响应成本、弃风成本之和最小为优化目标。

9.根据权利要求7所述的计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述约束条件包括储能系统约束、gb运行约束、电功率平衡约束、热功率平衡约束、天然气平衡约束、氢气平衡约束。

10.一种计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种计及阶梯绿证交易机制与源荷双重响应的含氢综合能源系统优化调度方法，包括建立碳捕集耦合电转气模型；其中，碳捕集耦合电转气模型包括CCS模型、P2G模型；建立阶梯式绿证交易模型；其中，阶梯式绿证交易模型包括阶梯碳交易机制、阶梯绿证交易机制；建立源荷双重响应模型；其中，源荷双重响应模型包括源侧灵活响应模型、荷侧灵活响应模型；建立并求解阶梯绿证下考虑CCS‑P2G与源荷双重响应的HIES优化调度模型。本发明所提方法在提高含氢综合能源系统运行灵活性的同时，改善了含氢综合能源系统的经济性和碳排放水平。

技术研发人员：徐慧慧,彭婧,田云飞,赵宇洋,柴宜,杨德州,高政,迟昆,程紫运,陈兆雁,王洲,李婧,何亚兰,李晶,张海生
受保护的技术使用者：国网甘肃省电力公司经济技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/2