本發(fā)明屬于能源系統調度領域，具體涉及一種引入碳交易市場的電氣熱綜合能源系統構建方法。

背景技術：

1、風能和光伏發(fā)電作為主要的可再生能源之一，具有顯著的環(huán)境效益，能夠大幅減少溫室氣體排放。然而，風能和光伏發(fā)電受自然條件的影響顯著，存在間歇性和波動性，給電網的安全穩(wěn)定運行帶來了極大的挑戰(zhàn)，尤其是在風光資源豐富的地區(qū)，如何實現大規(guī)模消納成為亟待解決的問題。傳統電力系統在應對這種波動性時通常依賴于調峰火電機組等靈活資源，但這與清潔能源發(fā)展和碳減排的目標相悖。因此，尋找更加高效的風光消納策略成為了研究熱點。

2、為了解決此類問題，目前的解決方案是通過電力系統的儲能或者需求相應進行平抑或者消納新能源波動或者不確定性?，F階段研究也有利用綜合能源系統ies進行多能互補、銜接協調源網荷儲，促進新能源消納，提高系統運行經濟性。但現行方法未涉及電-氣-熱多能耦合綜合能源系統的協調優(yōu)化，而且目前綜合能源系統未考慮碳交易市場對新能源設備的消納效果，而且現行碳交易機制仍然以單一能源系統為主，缺乏對綜合能源系統（包括電、熱等多種能源形式）協同利用的考慮，這在一定程度上限制了其對于風光消納的促進作用。

技術實現思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種引入碳交易市場的電氣熱綜合能源系統構建方法，構建包含配電網絡、天然氣網絡和熱力網絡，并引入碳交易市場的綜合能源系統模型，實現將電、熱、氣等多種能源形式進行協同利用，進而通過系統內不同能源間的轉換與優(yōu)化調度，同時碳交易市場通過限制總碳排放量并為碳排放權分配價格信號，激勵綜合能源運營商減少排放并利用低碳能源，實現能源的高效、低碳利用，進而促進風光消納。

2、本發(fā)明的技術方案為：一種引入碳交易市場的電氣熱綜合能源系統構建方法，包括以下步驟：

3、針對風力和光伏發(fā)電的波動性和不確定性，利用生成對抗網絡技術提取風光典型場景；

4、根據配電網絡、天然氣網絡和熱力網絡的網絡拓撲信息，構建包含配電網絡、天然氣網絡和熱力網絡，并引入碳交易市場的綜合能源系統模型；

5、構建綜合能源系統的碳交易成本；

6、根據配電站買電成本、配電站售電收益、配氣站買氣成本、熱電廠運行成本、p2g設備的運行成本、碳交易成本構建綜合運行成本函數；

7、以綜合運行成本最低為綜合能源系統模型的目標函數；

8、配置綜合能源系統模型的運行約束條件，包括配電網絡、天然氣網絡、熱力網絡的運行約束條件，其中配電網絡以風光典型場景為運行場景配置運行約束條件。

9、在一個可選的實施方式中，利用生成對抗網絡技術提取風光典型場景，具體包括：

10、根據歷年各時段風機光伏處理數據，利用生成對抗網絡技術生成初始基本場景；

11、通過對比削減場景，從初始基本場景中提取具有代表性的風光典型場景。

12、在一個可選的實施方式中，根據歷年各時段風機光伏處理數據，利用生成對抗網絡技術生成初始基本場景，具體包括：

13、步驟1，將讀取到的歷年各時段風機光伏出力數據曲線輸入生成對抗網絡，得到歷史數據樣本；

14、步驟2，將歷史數據樣本輸入到判斷器d中作為基礎數據；

15、步驟3，將讀取到的歷年各時段風機光伏的出力隨機噪聲數據輸入到生成器g中，得到生成數據樣本；

16、步驟4，將生成數據樣本輸入到判斷器d中進行判斷，判別生成數據樣本與基礎數據的差異，若判斷為“假”，則將判斷結果反饋至生成器g，生成器g重新生成，再交由判斷器d判斷；

17、步驟5，循環(huán)步驟4，直到判斷器d判定為“真”，并將對應的風機光伏的出力輸出作為風機光伏的出力基本場景，即初始基本場景。

18、在一個可選的實施方式中，通過對比削減場景，從初始基本場景中提取具有代表性的風光典型場景，具體包括：

19、步驟1，設置輸出各個的初始基本場景概率均相等；

20、步驟2，設置作為削減中的場景個數，計算任意2個場景，之間的場景距離；

21、步驟3，對任意一個場景，尋找滿足的場景，記為目標場景，并計算乘積，

22、；

23、步驟4，在全部個場景中尋找最小的，記為，尋找滿足的場景及對應的場景，并統計個數為個；

24、；

25、步驟5，更新目標場景概率，更新場景個數；

26、；

27、；

28、步驟6，返回步驟2重新計算，直到得到滿足要求的場景數，從而得到削減后的風光典型日出力曲線，即風光典型場景。

29、在一個可選的實施方式中，綜合能源系統模型的目標函數為，

30、

31、式中，是綜合運行成本；是配電站買電成本；是配電站售電收益；是配氣站買氣成本；是熱電廠運行成本；是p2g設備的運行成本；是綜合能源系統的碳交易成本。

32、在一個可選的實施方式中，綜合能源系統模型的運行約束條件包括電網節(jié)點平衡約束、氣網節(jié)點平衡約束、熱網節(jié)點平衡約束、潮流運算的二階錐松弛、風機的運行約束、光伏的運行約束、儲電裝置的運行約束、p2g設備的運行約束。

33、在一個可選的實施方式中，電網節(jié)點平衡約束表示為，

34、

35、式中， 、 、 、 、 、 、 、 、 、分別表示時刻的電負荷、配電站的交換功率、風機的消納功率、光伏的消納功率、p2g設備的消耗功率、小型燃氣爐機的供給電功率、小型熱電廠的供給電功率、儲電設備的交換功率、電網節(jié)點的支路流出功率、電網節(jié)點的支路流入功率。

36、在一個可選的實施方式中，風機的運行約束為風機的消納功率不大于不同時段風光典型場景可供給的最大功率。

37、在一個可選的實施方式中，光伏的運行約束為光伏的消納功率不大于不同時段風光典型場景可供給的最大功率。

38、在一個可選的實施方式中，構建綜合能源系統的碳交易成本，具體包括：

39、步驟1，通過以下公式計算無償碳排放配額；

40、

41、

42、

43、

44、式中， 、 、 、分別為綜合能源系統、從配電站買電量、小型燃氣輪機、小型熱電廠的無償碳排放配額 ； 、 、分別為配電站集合、小型燃氣鍋爐集合、小型熱電廠集合；為單位供電量碳排放配額；為單位供熱量碳排放配額；為單個配電站的買電功率； 、分別為單臺小型燃氣輪機的發(fā)電量、供熱量； 、分別為單臺小型熱電廠的發(fā)電量、供熱量；

45、步驟2，通過以下公式計算綜合能源系統計及p2g設備的初始碳排放配額；

46、

47、

48、式中，是p2g設備通過固定獲得的額外碳排放配額；是p2g設備碳捕獲系數；是單臺p2g設備消耗的有功功率；

49、步驟3，通過以下公式計算綜合能源系統的碳交易成本；

50、

51、式中，是綜合能源實際需求的碳排放量；是交易市場中的碳交易價格；是階梯范圍參數；是階梯碳交易價格激勵系數；是每個階梯碳交易價格補償系數。

52、本發(fā)明提供的一種引入碳交易市場的電氣熱綜合能源系統構建方法，相對于現有技術，具有以下有益效果：通過碳交易市場機制的引入，建立電氣熱耦合的綜合能源系統，考慮風光新能源消納與綜合能源系統的經濟性優(yōu)化，通過建立最小綜合運行成本目標函數，綜合考慮交易成本、購售能源成本和機組運行成本，同時通過對電、氣、熱三網節(jié)點的平衡約束以及儲電裝置、p2g設備等多能源設備運行約束的綜合考慮，降低整體系統的運營成本，基于碳交易市場通過限制總碳排放量并為碳排放權分配價格信號，激勵綜合能源運營商減少排放并利用低碳能源，實現能源的高效、低碳利用，進而促進風光消納。