(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211359606.5 (22)申请日 2022.11.02 (71)申请人 国网山西省电力公司电力科 学研究 院 地址 030001 山西省太原市青年路6号 申请人 太原理工大 学 (72)发明人 赵军　张敏　王金浩　高乐　 衹会强　常潇　樊瑞　李瑞　 韩肖清　周鑫　李廷钧　尹泽华　 杜佳男　白桦　马佳琪　 (74)专利代理 机构 太原科卫专利事务所(普通 合伙) 1410 0 专利代理师 侯小幸 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01)G06Q 10/04(2012.01) G06Q 30/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 基于可调热电比和双层阶梯式碳交易的多 主体电力系统低碳经济调度方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于可调热电比和双层 阶梯式碳交易的多主体电力系统低碳经济调度 方法， 涉及电力系统低碳经济调度领域。 本发明 提出基于可变热电比和双层阶梯式碳交易的 NMAPS低碳优 化运行策略。 先分析CHP机组可调热 电比机制可行性和必要性， 并建立机组可调热电 比模型； 然后在阶梯式碳交易中引入配额共享机 制， 建立双层 阶梯式碳交易模型。 将上述策略融 入NMAPS优化模型中， 比较不同场景下的优化结 果， 验证本发 明所提策略和模型在提高系统低碳 性和经济性方面的优势。 最后研究碳交易价格、 价格增长率、 区间长度对碳排放量和总成本的影 响， 储能容量对新能源消纳率和总成本的影响。 本发明从运行层面和市场层面展开分析与研究， 弥补NMAP S低碳化研究的空白。 权利要求书5页 说明书14页 附图5页 CN 115545548 A 2022.12.30 CN 115545548 A 1.一种基于可调热电比和双层阶梯式碳交易的多主体电力系统低碳经济调度方法， 其 特征在于： 包括如下步骤： 一、 构建多 主体电力系统运行 结构图： NMAPS由三个园区新型电力系统和一个储能电站组成， 在不考虑园区和储能电站向电 网的反向送电情况下， 能量流动交互关系如下： 储能电站与各园区间存在双向电能交互， 配 电网与各园区间存在单向电能交互， 各园区间存在双向电能交互； 各园区均存在风力和光 伏发电， 园区1仅带有电负荷用户， 园区2和3带有电、 热负荷用户， 为验证可调热电比模 型在 电热负荷比例差异环境下的灵活性， 园区2中电负荷占比远高于热负荷， 园区3则热负荷占 比远高于电负荷； 二、 构建可调热电比模型： CHP通过燃烧天然气进行发电， 并将发电过程产生的余热对热负荷进行供应； 热电比可 调的CHP能够根据实时的电、 热用能需求进行电、 热出力调整， 进一步优化运行效益， 其工作 模型为： 式中： 为园区j在t时段输入CHP的天然气功率； 分别为园区j在t时段输 出的电、 热功率； LNG为天然气低热值， 取9.7kW/m3； 分别为为电、 热转换效率； kh、 kloss分别为机组燃烧天然气产生的热量用于供热的比例和热损失率； 分别 为输入的天然气功率上、 下限； 分别为CHP的爬坡上、 下限； κCHP、 和 分别为CHP的热电比及其上、 下限 三、 构建双 层阶梯式碳交易机制与模型： (1)碳排放权模型： 新型电力系统中的碳排放源有3类： 上级购电、 燃气锅炉GB、 CHP； 采用基准线法和预分 配的方法确定新型电力系统中无偿碳配额， 其免费碳配额由式(7)确定： 式中： 为免费碳配额； 和 分别为园区j在t时段CHP的耗气功率、 GB 产热功率和向配电网购电功率； xg、 xe分别为耗气机组和耗煤机组碳排放基 准， 分别取0.612 和0.728， 单位为kg/(KW ·h)； Fe为CHP冷却方式修正系数， 水 冷方式取1， 气冷方式取1.05； Fr 为CHP供热量修正系数， 取值由1 ‑0.22κCHP计算得到； Ff为CHP出力修 正系数； (2)实际碳 排放量模型：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115545548 A 2新型电力系统的实际碳 排放量由CHP和GB的出力决定， 具体如式(8)所示： 式中： a1、 b1、 c1为燃煤机 组碳排放计算系数分别取36、 ‑0.38、 0.0034； a2、 b2、 c2为燃气机 组碳排放计算系数， 分别取3、 ‑0.004、 0.001； (3)阶梯式碳交易模型： 式中： 为参与碳交易的CO2量； 为新型电力系统的CET成本； λ1为市场上的CET价 格； d为碳排放量区间长度； α为各阶梯CET价格增长幅度， 每上升一个阶梯， CET价格增长α λ1； 时， CCO2为负， 表示C ET带来收益； (4)双层阶梯式碳交易机制： 基于园区间配额共享的双层阶梯式碳交易模式， 各园区内部进行碳排放配额的转移， 即需进行售卖配额的园区的将过量配额转移到需要购买配额的园区， 实现主体间配额的最 优分配： 式中 表示系统共享配额机制下实际参与市场交易的CO2量； 分别表 示园区j购售CO2配额量； 式(12)表示配额共享机制下CO2配额量购售量平衡； 四： 建立基于可调热电比模型和双层阶梯式碳交易的多主体新型电力系统低 碳运行模 型： (1)目标函数： 兼顾低碳性和经济性两个指标， 以系统碳交易成本、 购能成本、 弃风弃光成本和储能电 站投资运行成本之和最小为目标： 权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115545548 A 3