一种电碳系统双向协同出清方法及装置

本发明涉及了一种系统双向协同出清方法，涉及电碳系统，具体涉及一种电碳系统双向协同出清方法及装置。

背景技术：

1、随着电力改革与碳系统建设的深入推进，电-碳系统协同运作的内在机理愈发清晰。一是电碳系统主体高度重合。作为地方碳系统主要主体的石化、化工、建材、钢铁、有色金属、造纸、交通运输业，其电力消耗及碳排放量均较高，而作为碳系统主体的发电行业，其碳排放量也较高。二是电碳系统结果相互作用。电力代价参数是碳大家有效传导的重要基础，碳代价影响发电侧主体在电力系统中的电力代价参数，改变系统最优排序与出清结果。而电力代价则是用电侧主体调节需求的重要因素，影响终端商品服务的生产消耗结构与数量，决定主体实际碳排放量。在电碳系统协同运行的环境下，电力系统与碳系统的均衡状态将发生改变，亟需建立电碳系统协同运行机制。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供一种电碳系统双向协同出清方法及装置。本发明的电碳系统协同运行机制有助于鼓励高能效、低排放的资源开发利用，提升具有高综合资源利用效率主体的竞争力以及刺激节能减排技术创新应用。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一、一种电碳系统双向协同出清方法：

4、步骤s1：构建基于电力传输的碳系统出清模型，将碳配额供应阶段的碳配额出清代价参数输入碳系统出清模型中，碳系统出清模型处理后输出碳配额获取端的期望碳配额量。代价具体可以以碳配额量或电量衡量。

5、步骤s2：构建基于碳传输的在电力约束下的电力系统出清模型，将电力系统的预设代价参数输入电力系统出清模型中，电力系统出清模型处理后输出电力系统的期望发电功率。

6、步骤s3：构建基于电力系统和碳系统的双层系统均衡出清模型，将步骤s1中输出的碳配额获取端的期望碳配额量和步骤s2中输出的电力系统的期望发电功率输入双层系统均衡出清模型中，双层系统均衡出清模型进行优化迭代后输出电力系统的出清代价参数和期望电量，从而参与双层系统均衡出清，完成电碳系统双向协同出清。

7、所述的步骤s1中，基于电力传输的碳系统出清模型具体如下：

8、

9、s.t.0≤qcet,s≤qcet,auc,s

10、

11、其中，πauc,s和qcet,s分别为碳配额供应端在碳配额供应阶段的碳配额出清代价参数和碳配供应量；和分别为第m个碳配额获取端在碳配额供应阶段的碳配额出清代价参数和碳配额获取量；qcet,auc,s为碳配额供应端在碳配额供应阶段的期望碳配额供应量；为第m个碳配额获取端在碳配额供应阶段的期望碳配额供应量，为正值；πauc为碳配额供应端在参与碳配额供应阶段的碳配额出清代价参数；f为碳配额的预设分配比例；po,t为时段t碳配额传输参与端的期望电量，为碳配额传输参与端的碳排放强度基准值；和分别为第m个碳配额获取端和第n个碳配额供应端的边际碳减排代价；πauc,min为碳配额供应端在参与碳配额供应阶段的最小碳配额出清代价参数，kauc为预设倍数，πc为碳配额代价参数；和分别为第m个碳配额获取端和第n个碳配额供应端的碳配额剩余量，的值小于或等于0，的值大于或等于0；和分别为第m个碳配额获取端和第n个碳配额供应端的期望碳配额量，和分别为第m个碳配额获取端和第n个碳配额供应端在碳配额传输前的碳配额剩余量；和分别为第m个碳配额获取端的碳配额预设代价参数和碳配额预设量；和分别为第n个碳配额供应端的碳配额预设代价参数和碳配额预设量；为碳配额传输参与端的在碳配额传输前的碳配额剩余量，为正值时表示碳配额传输参与端为碳配额供应端，为负值时表示碳配额传输参与端为碳配额获取端；eo为碳配额传输参与端的碳排放强度。

12、碳系统出清模型不断迭代更新第m个碳配额获取端的碳配额剩余量获得更新后的第m个碳配额获取端的碳配额剩余量具体如下：

13、

14、输入碳系统出清模型的碳配额供应阶段的碳配额出清代价参数包括碳配额供应端在碳配额供应阶段的碳配额出清代价参数πauc,s以及第m个碳配额获取端在碳配额供应阶段的碳配额出清代价参数碳系统出清模型输出的碳配额获取端的期望碳配额量包括第m个碳配额获取端的期望碳配额量和第n个碳配额供应端的期望碳配额量

15、所述的步骤s2中，基于碳传输的电力系统出清模型具体如下：

16、

17、其中，和分别为t时段电力系统中的第i台发电机组在第k段的预设代价参数、期望发电功率和燃料代价；和分别为t时段电力系统中的第j个电力负荷在第d段的预设代价参数、期望发电功率和边际效用；πc为碳配额代价参数；和分别为第i台发电机组和第j个电力负荷的碳排放强度；f为碳配额的预设分配比例；为第i台发电机组的碳配额分配基准值，为第j个电力负荷的碳配额分配基准值，不参与碳系统的电力负荷这两个碳排放值均取值为0。

18、输入电力系统出清模型的电力系统的预设代价参数包括t时段电力系统中的第i台发电机组在第k段的预设代价参数以及t时段电力系统中的第j个电力负荷在第d段的预设代价参数电力系统出清模型输出的期望发电功率包括t时段电力系统中的第i台发电机组在第k段的期望发电功率以及t时段电力系统中的第j个电力负荷在第d段的期望发电功率

19、电力系统出清模型适用于火力发电、风力发电、光伏发电、水力发电等不同类型机组同时参与交互的情况，并考虑了风电、光伏的出力特性以及水电的出力特性与水库可用水量约束。

20、所述的步骤s2中，电力约束具体如下：

21、

22、其中，ψn为电力系统中的各个发电机组和电力负荷所在的节点集合，i∈ψn表示发电机组i位于节点n上，j∈ψn表示电力负荷j位于节点n上；θn为电力系统中的各个节点的集合；ωh为电力系统中的各个水力发电机组的集合，i∈ωh表示发电机组i为水力发电机组；为t时段电力系统中的第j个电力负荷在第d段的期望发电功率，为t时段电力系统中的第i台发电机组在第k段的期望发电功率；bnm为第n个节点到第m个节点的线路电纳；δn,t和δm,t分别为t时段第n个节点和第m个节点的电压相角；为t时段第n个节点的电力代价参数；为t时段电力系统中的第i台发电机组在第k段的预设电量，为t时段电力系统中的第j个电力负荷在第d段的预设电量；和分别为t时段电力系统中的第i台发电机组在第k段的出力上下限，和分别为t时段电力系统中的第j个电力负荷在第d段的预计负荷需求上下限；为第n个节点到第m个节点的线路传输功率最大极限；为t时段第n个节点的正向相交系数的最小极限，为t时段第1个节点的电压相角；为第u个水电机组的出力系数，和分别为t时段第i个水电机组的水流量和水头，为τ时刻第i个水电机组的水流量；δt为单位时间；为给定时段t内第i个水电机组的最大发电用水量。

23、所述的步骤s3中，双层系统均衡出清模型具体如下：

24、

25、

26、其中，和分别为时段t第h次和第h+1次迭代的电力系统的出清代价参数；rele为电力系统的均衡出清量；和分别为第h次和第h+1次迭代的碳传输参考代价参数，为t时段的电力系统的出清代价参数，rcet为电力系统的出清量，πcet为碳系统的出清碳配额代价参数；和分别为t时段电力系统中的第i台发电机组在第k段的预设代价参数更新值、期望发电功率和燃料代价；和分别为t时段电力系统中的第j个电力负荷在第d段的预设代价参数更新值、期望发电功率和边际效用；δt为单位时间；πc为碳配额代价参数；和分别为第i台发电机组和第j个电力负荷的碳排放强度；f为碳配额的预设分配比例；为第i台发电机组的碳配额分配基准值，为第j个电力负荷的碳配额分配基准值；和分别为第m个碳配额获取端和第n个碳配额供应端的碳配额剩余量，和分别为第m个碳配额获取端和第n个碳配额供应端在碳配额传输前的碳配额剩余量，和分别为第m个碳配额获取端和第n个碳配额供应端的期望碳配额量；为第m个碳配额获取端和第n个碳配额供应端之间的碳配额传输量，为第m个碳配额获取端和第n个碳配额供应端之间的碳配额代价参数；和分别为第m个碳配额获取端输入碳配额的传输量和代价参数，和分别为第n个碳配额供应端输出碳配额的传输量和代价参数；和分别为第m个碳配额获取端和第n个碳配额供应端的边际碳减排代价；为碳配额传输参与端的碳配额剩余量的更新值，po,t为时段t碳配额传输参与端的期望电量；为碳配额传输参与端的碳排放强度基准值，eo为碳配额传输参与端的碳排放强度。

27、双层系统均衡出清模型进行优化迭代后输出的电力系统的出清代价参数为时段t第h次迭代的出清代价参数期望电量为时段t碳配额传输参与端的期望电量po,t。

28、在迭代起始时，给定碳系统历史参考代价参数计算全年电力系统出清代价参数与电量，通过碳配额传输参与端全年累计发用电量获取碳配额需求，将碳配额需求作为碳系统中碳配额传输参与端的期望量，获取碳系统出清碳代价参数，完成一次迭代。采用前后两次迭代中碳系统参考代价参数与电力系统各时段出清代价参数的变化误差小于1％作为收敛判定条件。

29、二、一种电碳系统双向协同出清装置，包括：

30、碳系统模型构建模块，用于构建基于电力传输的碳系统出清模型。

31、电力系统模型构建模块，用于构建基于碳传输的在电力约束下的电力系统出清模型。

32、电碳协同系统均衡模型构建模块，用于构建基于电力系统和碳系统的双层系统均衡出清模型。

33、模型迭代更新模块，用于迭代更新双层系统均衡出清模型。

34、本发明的一种电子设备，包括：相互耦接的存储器和处理器，其中，所述存储器存储有程序数据，所述处理器调用所述程序数据以执行如上述所述的方法。

35、本发明的一种计算机可读存储介质，其上存储有程序数据，所述程序数据被处理器执行时实现如上述所述的方法。

36、本发明的有益效果是：

37、本发明提供的一种电碳系统双向协同出清方法，相比传统单一系统出清方法，协同出清电碳系统的用户在电力系统中的电力代价参数将会降低，同时碳需求与交互量相应减少，对于具有高边际减排代价的主体下降效果尤为明显，将鼓励系统主体由输入碳配额转向实际减排，对社会实质减排具有促进作用。