一种综合能源服务商电-碳-绿证双层分布式调度方法

本发明属于综合能源，尤其涉及了一种综合能源服务商电-碳-绿证双层分布式调度方法。

背景技术：

1、在构建以新能源为主体的新型电力系统的目标下，为实现能源转型和资源的高效利用，以火电为主的能源结构逐渐演化为气电、水电、风电等多种能源发电并举的局面，综合能源系统逐渐成为能源供应的重要方式。

2、近年来，综合能源服务商在解决可再生能源产出的不确定性方面发挥着重要作用。在全球低碳发展的背景下，综合能源服务商得到了越来越多的发展，但综合能源服务商与配电网运营商的协同优化仍然缺乏系统的策略。

3、对于综合能源服务商，可以将碳调度与运营优化相结合，进一步降低运营成本，而电-碳-绿证分布式调度可以进一步推动各单位积极参与调度，使调度更加灵活，因此。如何实现综合能源服务商与负荷聚合商，以及配电网运营商在电-碳-绿证调度过程中的平衡成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、技术方案，为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出一种综合能源服务商电-碳-绿证双层分布式调度方法，该方法包括以下步骤：

2、(1)构建上层综合能源服务商的电-碳-绿证分布式调度模型；

3、(2)构建下层配电网运营商的电-碳-绿证分布式调度模型；

4、(3)构建含综合能源服务商的配电网碳排放量计算模型；

5、(4)迭代求解步骤(1)和步骤(2)的分布式调度模型，在每次迭代过程中，求解含综合能源服务商的配电网碳排放量计算模型，得到碳排放强度和流量，并将其作为迭代的输入量，获得综合能源服务商分布式调度策略。

6、进一步的，步骤(1)构建上层综合能源服务商的电-碳-绿证分布式调度模型的具体过程如下：

7、(101)以综合能源服务商甲烷、甲醇、二甲醚和辛烷的供应收益，电、碳、绿证的调度收益，以及电、气、热、冷的能源供应收益总和最大为目标，构建上层综合能源服务商的电-碳-绿证分布式调度模型的目标函数：

8、

9、式中：t表示时间段；k为双层模型的迭代次数；i和j表示综合能源服务商所在节点；φi表示综合能源服务商所在节点的集合；和分别为t时段甲烷、甲醇、二甲醚和辛烷的单价；和分别为t时段节点i对应的综合能源服务商甲烷、甲醇、二甲醚和辛烷的供应量；和分别为迭代次数k-1时t时段电网节点i处的电、碳、绿证共享收益；和分别为节点i对应的综合能源服务商和节点j对应的综合能源服务商之间t时段的电、碳和绿证共享量；和分别为节点i对应的综合能源服务商的初始碳排放额和绿证配额系数；和分别为节点i对应的综合能源服务商的火电机组和清洁能源机组t时段的发电量；和分别为t时段节点i对应的综合能源服务商从上级电网的购电量、碳排放量和绿证使用量；和分别为t时段节点i对应的综合能源服务商向用户出售电、气、热、冷能源的收益；和分别为t时段节点i对应的综合能源服务商对用户的电、气、热、冷能源供应量；

10、(102)构建上层综合能源服务商的电-碳-绿证分布式调度模型的约束条件，包括电能、碳排放量、绿证约束；

11、(a)综合能源服务商电能约束：

12、

13、式中，和分别为t时段节点i对应的综合能源服务商通过二氧化碳和氢气制造甲烷、甲醇、二甲醚和辛烷的耗电量；

14、(b)综合能源服务商碳排放量约束：

15、

16、式中，b表示电网支路，bi表示与节点i相连的电网支路的集合，为迭代次数为k-1时t时段电网节点i处的碳排放强度，为迭代次数为k-1时t时段电网支路b的碳排放流量，μd为碳排放的最大允许系数，为迭代次数为k-1时t时段电网节点i处的超额碳排放量；

17、(c)综合能源服务商绿证约束：

18、

19、式中，为迭代次数为k-1时t时段电网节点i处的超额绿证数量。

20、进一步的，步骤(2)构建下层配电网运营商的电-碳-绿证调度模型的具体过程如下：

21、(201)构建下层配电网运营商的电-碳-绿证调度模型的目标函数：

22、

23、式中，和为t时段超额碳排放和超额绿证的惩罚成本；和分别为t时段电网节点i处的超额碳排放量和超额绿证数量；和分别为t时段电网节点i处的发电机有功和无功发电成本；和分别为t时段电网节点i处的发电机有功和无功发电量；

24、(202)构建下层配电网运营商的电-碳-绿证调度模型的约束条件，包括电能、碳排放量、绿证约束；

25、(a)配电网运营商电能约束：

26、

27、

28、

29、式中，c表示电网支路；和分别为首端节点和末端节点为i的电网支路的集合；为迭代次数k时节点i对应的综合能源服务商和节点j对应的综合能源服务商之间t时段的电共享量；为t时段电网节点i处的电负荷量；和分别为t时段电网支路b和电网支路c的有功功率；为t时段电网支路c的平方电流；rc和xc分别为支路c的电阻和电抗；θi为电网节点i处的功率因数；和分别为t时段电网支路b和电网支路c的无功功率；sb为电网支路b的最大允许传输功率；

30、(b)配电网运营商碳排放量约束：

31、

32、式中，和分别为迭代次数k时t时段节点i对应的综合能源服务商的火电机组发电量、清洁能源机组发电量、从上级电网的购电量、甲烷制造的耗电量、甲醇制造的耗电量、二甲醚制造的耗电量和辛烷制造的耗电量；为迭代次数k时节点i对应的综合能源服务商和节点j对应的综合能源服务商之间t时段的电能共享量；

33、(c)配电网运营商绿证约束：

34、

35、

36、式中，为迭代次数k时t时段节点i对应的综合能源服务商的绿证使用量，迭代次数k时节点i对应的综合能源服务商和节点j对应的综合能源服务商之间t时段的绿证共享量，为t时段清洁能源机组的发电成本，为t时段绿证的收益。

37、进一步的，在步骤(3)中，构建含综合能源服务商的配电网碳排放量计算模型，表示如下：

38、

39、

40、式中，ii,t为t时段电网节点i处的碳排放强度；为节点i对应的综合能源服务商的火电机组的碳排放强度；为t时段上级电网的碳排放强度；和分别为t时段电网支路b和电网支路c的碳排放强度；和分别为迭代次数k时t时段电网支路b和电网支路c的有功功率；为迭代次数k时t时段电网支路c的平方电流；为t时段电网支路b的碳排放流量。

41、进一步的，步骤(4)的具体过程如下：

42、(401)将上层综合能源服务商的电-碳-绿证分布式调度模型的目标函数改写为带罚因子的增广形式：

43、

44、式中：和分别为迭代次数k时t时段节点i对应的综合能源服务商和节点j对应的综合能源服务商之间t时段的电、碳和绿证的分布式共享收益；和分别为节点j对应的综合能源服务商和节点i对应的综合能源服务商之间t时段的电、碳和绿证共享量；为迭代次数k时的步长；和分别迭代次数k时t时段节点i对应的综合能源服务商的电、碳和绿证共享的拉格朗日乘子；和分别迭代次数k时t时段节点i对应的综合能源服务商的电、碳和绿证共享的高斯核函数，和为迭代次数k-1时节点i对应的综合能源服务商和节点j对应的综合能源服务商之间t时段的电、碳和绿证共享量；

45、(402)求解上层综合能源服务商的电-碳-绿证分布式调度模型，包括增广目标函数(14)和约束条件(2)-(4)，获得综合能源服务商之间的电共享量碳共享量和绿证共享量综合能源服务商从上级电网的购电量碳排放量和绿证使用量综合能源服务商内火电机组发电量清洁能源机组发电量制造甲烷耗电量制造甲醇耗电量制造二甲醚耗电量和制造辛烷耗电量并将获得的参数输入到下层配电网运营商的电-碳-绿证调度模型和含综合能源服务商的配电网碳排放量计算模型；

46、(403)求解下层配电网运营商的电-碳-绿证调度模型，包括目标函数(5)和约束条件(6)-(11)，获得电网节点的超额碳排放量和超额绿证数量并通过公式(6)的对偶变量获得电网节点的电共享单价公式(9)的对偶变量获得电网节点的碳共享单价公式(10)的对偶变量获得电网节点的绿证共享单价并将获得的参数输入到上层综合能源服务商的电-碳-绿证分布式调度模型；

47、(404)求解含综合能源服务商的配电网碳排放量计算模型(12)-(13)，获得电网节点的碳排放强度ii,t和电网支路的碳排放量并将获得的参数输入到上层综合能源服务商的电-碳-绿证分布式调度模型和下层配电网运营商的电-碳-绿证调度模型；

48、(405)判断是否满足下列收敛条件，是则停止迭代，输出综合能源服务商分布式调度策略，否则返回步骤(402)，继续迭代过程；

49、

50、

51、式中：和分别为迭代次数为k时节点j对应的综合能源服务商和节点i对应的综合能源服务商之间t时段的电、碳和绿证共享量；为迭代次数为k时t时段电网节点i处的碳排放强度；λ和δ分别为原始残差和对偶残差的收敛阈值。

52、有益效果，与现有技术方案相比，本发明技术方案具有以下有益效果：

53、本发明构建了综合能源服务商电-碳-绿证分布式调度模型，实现了综合能源服务商和配电网运营商电、碳、绿证的联合调度，提高了综合能源服务商的调度灵活性，拓宽了综合能源服务商的资源共享渠道，降低了综合能源服务商和配电网运营商的碳排放量，提高了清洁能源的消纳率。