一种考虑碳排放的光伏燃气联合发电经济优化调度方法

本发明涉及电力光伏-燃气联合发电系统优化，具体涉及一种考虑碳排放的光伏燃气联合发电经济优化调度方法。

背景技术：

1、近年来，我国大力发展燃气发电，将其与其他可再生能源发电方式结合，可以减少碳排放并提高能源利用效率。电力光伏-燃气联合发电系统面临着向低碳转型等一系列挑战。

2、在全球能源转型的大背景下，可再生能源正逐渐成为主导力量。这一转变过程中，燃气发电作为一种相对清洁的能源过渡方式，正发挥着不可忽视的桥梁作用。与风能、太阳能等可再生能源相比，燃气发电具有更高的可靠性和稳定性，能够确保电力供应的连续性，为现代社会提供稳定的电力支持。其能源转换能力快速且高效，在燃烧过程中能够更有效地利用燃料，减少能源浪费。燃气发电还具有快速启停和调节的能力，能够在电力需求高峰时迅速增加发电量，满足电力需求的波动，稳定运行。这种灵活性使得燃气发电在电力光伏-燃气联合发电系统中具有重要的调峰作用。

3、随着全球能源结构的调整和电力市场的变化，燃气发电将继续发挥其独特优势，为未来的能源发展做出贡献。但如今，电力需求持续增长，电网成本方面压力逐渐增加，为应对这一问题，需加入其他的发电方式与燃气发电进行联合发电，以进行经济优化调度。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种考虑碳排放的光伏燃气联合发电经济优化调度方法。

2、为实现上述效果，本发明的技术方案如下：

3、本发明提供一种考虑碳排放的光伏燃气联合发电经济优化调度方法，包括以下步骤：

4、步骤一、建立光伏发电建设成本、光伏发电弃光成本、光伏发电维护成本以及光伏发电售电收益的数学模型；

5、步骤二、建立燃气发电机组天然气消耗成本、燃气发电机组碳排放成本、燃气发电机组爬坡成本以及燃气发电售电收益的数学模型；

6、步骤三、根据所述步骤一和步骤二中数学模型建立光伏-燃气联合发电系统的最佳收益目标函数；

7、步骤四、建立光伏-燃气联合发电系统的总功率平衡约束条件和负荷率约束条件；

8、步骤五、使用yalmip工具箱对光伏-燃气联合发电系统进行求解，得出决策变量最优解和整体收益最大值。

9、进一步的，步骤一所述光伏发电建设成本的数学模型表示为：

10、

11、式中：为光伏发电设备的总建设成本；为光伏发电设备的单位建设成本；为光伏发电设备的装机容量；为光伏发电设备的平均寿命。

12、进一步的，步骤一所述光伏发电弃光成本的数学模型表示为：

13、

14、式中：为t时刻的光伏发电弃光成本；为弃光惩罚因子；为t时刻光伏发电设备的最大负荷；为t时刻光伏发电设备的负荷率。

15、进一步的，步骤一所述光伏发电维护成本的数学模型表示为：

16、

17、式中：为t时刻光伏发电设备的维护成本；为光伏发电设备的单位维护成本；为t时刻光伏发电设备的最大负荷；为t时刻光伏发电设备的负荷率。

18、进一步的，步骤一所述光伏发电售电收益的数学模型表示为：

19、

20、式中：为光伏发电收益；为光伏发电上网电价；为时间间隔。

21、进一步的，步骤三所述燃气发电机组天然气消耗成本的数学模型表示为：

22、

23、

24、式中：为t时刻天然气消耗成本；为天然气价格；为t时刻燃气发电机组输出功率；为t时刻燃气发电机组负荷率；为t时刻天然气消耗率，呈与相关的二次函数关系；、、为此二次函数相关系数。

25、进一步的，步骤三所述燃气发电机组碳排放成本的数学模型表示为：

26、

27、

28、式中：为t时刻碳排放成本；为碳排放价格；为t时刻燃气发电机组输出功率；为t时刻燃气发电机组负荷率；为t时刻碳排放率，呈与相关的二次函数关系；、、为此二次函数相关系数。

29、进一步的，步骤三所述燃气发电机组爬坡成本的数学模型表示为：

30、

31、式中：为t时刻爬坡成本；为单位爬坡成本；为t时刻燃气发电机组输出功率；

32、燃气发电售电收益的数学模型表示为：

33、

34、式中：为燃气发电收益；为燃气发电上网电价；为时间间隔。

35、进一步的，步骤三所述光伏-燃气联合发电系统的最佳收益目标函数为：

36、

37、

38、

39、式中：为光伏发电净收益；为燃气发电净收益；为光伏-燃气联合发电系统整体净收益。

40、进一步的，步骤四所述光伏-燃气联合发电系统的总功率平衡约束条件和负荷率约束条件为：

41、

42、

43、

44、式中：为光伏-燃气联合发电系统在t时刻的总负荷；为光伏发电负荷率最小值；为光伏发电负荷率最大值；为燃气发电负荷率最小值；为燃气发电负荷率最大值。

45、与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

46、本发明提供光伏-燃气联合发电优化调度方法，为燃气发电联合发电作出了进一步探索。建立光伏-燃气联合发电系统的最佳收益目标函数，基于光伏-燃气联合发电系统的总功率平衡约束条件和负荷率约束条件，对光伏、燃气发电负荷率情况的优化，减少天然气消耗，有效控制光伏-燃气联合发电系统发电碳排放，在保障燃气发电机组运行效率的同时，使光伏-燃气联合发电系统整体收益最大化。

技术特征：

1.一种考虑碳排放的光伏燃气联合发电经济优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一所述光伏发电建设成本的数学模型表示为：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一所述光伏发电弃光成本的数学模型表示为：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤一所述光伏发电维护成本的数学模型表示为：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一所述光伏发电售电收益的数学模型表示为：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤三所述燃气发电机组天然气消耗成本的数学模型表示为：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤三所述燃气发电机组碳排放成本的数学模型表示为：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤三所述燃气发电机组爬坡成本的数学模型表示为：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤三所述光伏-燃气联合发电系统的最佳收益目标函数为：

10.根据权利要求1~9任一所述的方法，其特征在于，步骤四所述光伏-燃气联合发电系统的总功率平衡约束条件和负荷率约束条件为：

技术总结
本发明公开了一种考虑碳排放的光伏燃气联合发电经济优化调度方法，考虑了光伏发电的建设成本、光伏发电弃光成本、维护成本和光伏发电售电收益以及燃气发电机组天然气消耗成本、碳排放成本、爬坡成本和燃气发电售电收益，建立光伏‑燃气联合发电系统的最佳收益目标函数，基于光伏‑燃气联合发电系统的总功率平衡约束条件和负荷率约束条件，以光伏发电负荷率与燃气发电负荷率作为决策变量在MATLAB平台，使用YALMIP工具箱中的fmincon函数对模型进行求解，获得光伏发电负荷率与燃气发电负荷率最优解和收益最大值。

技术研发人员：延星,花涵晓,王锦
受保护的技术使用者：无锡学院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/29