考虑柔性负荷与碳交易的多负荷聚合商协同优化调度方法

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摘要： 本发明涉及一种考虑柔性负荷与碳交易的多负荷聚合商协同优化调度方法，包括：引入多个负荷聚合商，聚合综合园区内不同类型用户的柔性负荷资源，并对其进行分类；确定综合园区内不同类型用户所配备的分布式电源以及储能设备类型；构建阶梯型碳交易机制模型；根据不同类型用户柔性负荷分类、用户配备的分布式电源以及储能设备类型、阶梯型碳交易机制模型，建立以多个负荷聚合商之间进行电能交互的合作联盟运营成本最低为目标的数学模型；求解数学模型，得到负荷聚合商合作联盟成本最低的优化调度方法，并通过Shapley值法进行成本分配，计算各负荷聚合商的运营成本。与现有...

主分类号：

G06Q10/0631(2023.01)(行政；管理)

权利要求：

1.一种考虑柔性负荷与碳交易的多负荷聚合商协同优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：引入多个负荷聚合商，不同的负荷聚合商聚合综合园区内不同类型用户的柔性负荷资源，并将其划分为可削减负荷、可转移负荷和可平移负荷； 所述可削减负荷满足：其中，为用户在t时刻的原负荷值，β为可削减负荷限额比例系数，表示为t时刻的可削减负荷功率，α1、α2分别为可削减负荷二次项、一次项常量系数，Ccurt表示可削减负荷补偿成本； 所述可转移负荷满足：式中，表示t时刻用户同意参与互动的可转移负荷功率，ktrans表示用户同意参与互动的可转移负荷比例，[ttr-，ttr+]表示可接受的转移时间段，表示调度后t时刻的可转移负荷功率，表示t时刻单位电能的价格，表示单位功率可转移负荷的补偿价格，Ctrans表示可转移负荷补偿成本； S2：确定综合园区内不同类型用户所配备的分布式电源以及储能设备类型； S3：基于初始碳排放配额、各设备实际碳排放计算阶梯型碳交易成本，构建阶梯型碳交易机制模型； 所述初始碳排放配额基于预测电负荷的无偿分配方式确定：式中，为初始碳排放配额，εe为单位电量排放配额系数，单位kg/kWh，Pe,it为第i个负荷聚合商在t时刻的电负荷需求； 所述各设备实际碳排放计算方法为：式中，为热电联产设备燃烧天然气的CO2排放量，单位kg，Pchp,t表示t时刻热电联产装置输出的电功率，为天然气基于最低热值的CO2排放因子，单位kg/kJ，ηchp为热电联产机组的发电效率，为外购电力的CO2排放量，PLA,it指的是第i个负荷聚合商在t时刻从电网购买的电负荷，单位kWh，指的是电网基准线排放因子，单位kg/kWh，为能源系统的实际CO2排放量； 所述计算阶梯型碳交易成本时，规定若干排放区间，当实际碳排放量小于免费分配的碳排放额时，为负，可出售多余的碳排放配额，获取利润；反之当实际碳排放量大于免费分配的碳排放额时，为正，表示供能企业需要购买碳排放权； 由此，将实际碳排放进行分段线性化处理，构建阶梯型碳交易机制模型：式中，为阶梯型碳交易成本，c为市场上碳交易基础价格，α为每个阶梯碳交易价格增长幅度，v为碳排放量区间长度； S4：根据不同类型用户柔性负荷分类、用户配备的分布式电源以及储能设备类型、阶梯型碳交易机制模型，建立以多个负荷聚合商之间进行电能交互的合作联盟运营成本最低为目标的数学模型； 所述以多个负荷聚合商之间进行电能交互的合作联盟运营成本最低为目标的数学模型为：式中，Cgrid为购售电成本，为t时刻的购、售电电价，n为合作联盟中负荷聚合商的数量，为第i个负荷聚合商向主电网的购、售电功率；Cfuel为燃料成本，Cgas为天然气价格，Gchp,t为t时刻热电联产机组的购气量，Com为园区内机组运维成本，Cpv,i为第i个光伏装置单位电能维护成本，Cchp、Csto为热电联产装置、蓄电装置的维护成本，Ppv,it为第i个光伏装置t时刻的输出功率，Pchp,t、Psto,t为t时刻的输出功率，Δt为每个调度周期的采样时间间隔，QLHV,ng为天然气的低位热值，单位kJ/m3； 所述数学模型的约束包括功率平衡约束、能源网络传输功率约束、机组出力约束、合作联盟内部约束，其中， 针对功率平衡约束，第i个负荷聚合商在t时刻代理负荷区域内功率平衡约束表示为：式中，表示第i个负荷聚合商从电网的购售电功率，表示第i个负荷聚合商从第k个负荷聚合商购售电功率，NLA表示合作联盟中负荷聚合商的数量，表示第i个负荷聚合商在t时刻的光伏装置发电功率，表示第i个负荷聚合商在t时刻的热电联产装置发电功率，表示第i个负荷聚合商负责的用户参与需求响应后t时刻的用电功率，第i个负荷聚合商在t时刻的蓄电装置充、放电功率； 针对能源网络传输功率约束，满足：Ggas,t,min≤Ggas,t≤Ggas,t,max 式中，表示第i个负荷聚合商在t时刻向主电网的购、售电状态，qbuymax、qsellmax表示负荷聚合商向主电网最大购、售电功率，Ggas,t,min、Ggas,t,max表示外部天然气网向园区系统传输的天然气流量上、下限； 针对机组出力约束，具体为蓄电装置约束，表示为：SSOC，min≤SSOC,t≤SSOC，max 式中，Pch_max、Pdis_max为最大充、放电功率，为蓄电装置充电状态，若为“1”则为充电状态，否则为“0”，ηch、ηdis为充放电效率，SSOC,t、SSOC，min、SSOC，max为蓄电装置状态以及最小、最大储能状态，M为其容量； 针对合作联盟约束，满足：式中，表示第i个负荷聚合商向第k个负荷聚合商在t时刻的购电量，表示第k个负荷聚合商向第i个负荷聚合商在t时刻的售电量，表示第i个负荷聚合商向第k个负荷聚合商购售电的状态量，表示第i个负荷聚合商向电网购售电的状态量，qLAbuymax、qLAsellmax表示负荷聚合商向其他负荷聚合商购售电量的最大值； S5：求解所述数学模型，得到负荷聚合商合作联盟成本最低的优化调度方法，并通过Shapley值法进行成本分配，计算各负荷聚合商的运营成本。 2.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷与碳交易的多负荷聚合商协同优化调度方法，其特征在于，所述可平移负荷满足：式中，表示t时刻用户同意参与互动的可平移负荷功率，kshift表示用户同意参与互动的可平移负荷比例，[tsh-，tsh+]表示可接受的平移时间段，表示调度后t时刻的可平移负荷功率，表示t时刻单位电能的价格，ft表示t时刻可平移类负启动状态的0-1变量，ft＝1和ft＝0分别表示启动和不启动，tsh-、tsh+和ts分别表示可平移类负荷习惯开始使用时间、结束时间和负荷持续时间，τ表示可接受的平移时间段内的任意时刻，表示单位功率可平移负荷的补偿价格，Cshift表示可平移负荷补偿成本。 3.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷与碳交易的多负荷聚合商协同优化调度方法，其特征在于，所述负荷聚合商分别代理工业用户、商业用户和居民用户三种不同用户类型，其对应的配备的分布式电源以及储能设备类型情况为：工业用户配备热电联产设备，商业用户配备光伏和储能设备，居民用户配备光伏设备。 4.根据权利要求1所述的一种考虑柔性负荷与碳交易的多负荷聚合商协同优化调度方法，其特征在于，所述通过Shapley值法进行成本分配，计算各负荷聚合商的运营成本具体为： 根据参与者对于联盟的边际贡献衡量参与者在联盟中的地位，对联盟的总成本进行分配：式中，|s|表示联盟S中参与人的数目，n为总联盟中参与人的数目，Call(s/i)为集合S中除去第i个负荷聚合商所剩下负荷聚合商形成合作联盟的运营成本。

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