一种碳减排规划方法与流程

本发明涉及碳减排，尤其涉及一种碳减排规划方法。

背景技术：

1、随着双碳战略的深入实施，各行业都在努力减少碳排放，电力行业作为主要的碳排放源，也在积极探索碳减排措施。园区作为电力消耗的重要单位，正逐渐从单纯的负荷转变为有源负荷，这得益于分布式风电和分布式光伏的广泛应用。分布式风电和分布式光伏作为零碳电源，对于降低园区用电的碳排放具有重要意义。

2、目前，园区存在缺乏碳减排规划，缺乏碳减排规划的园区可能会带来一系列问题。例如，园区的分布式风电和分布式光伏因天气等因素影响大功率发电，但无法充分利用，导致成本难以回收、造成资源浪费、影响碳减排效果等，又或者园区的分布式风电和分布式光伏因天气等因素影响发电过少，影响碳减排效果。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提出了一种碳减排规划方法，可以有效解决现有技术所存在的技术问题，避免成本难以回收、造成资源浪费、碳减排效果受到影响等。

2、为实现上述目的，本发明在第一方面提供一种碳减排规划方法，所述方法包括：

3、获取园区的外购功率、风电输出功率、光伏输出功率、储能充放电功率、设备投资成本和需求响应前的第一用电负荷；

4、根据所述外购功率确定碳交易成本和外购成本；

5、根据所述风电输出功率、所述光伏输出功率和所述储能充放电功率确定设备维护成本；

6、根据所述设备投资成本、所述碳交易成本、所述外购成本和所述设备维护成本确定目标总成本；

7、根据所述第一用电负荷确定需求响应后的第二用电负荷；

8、根据所述第二用电负荷、所述风电输出功率和所述光伏输出功率，调整所述外购功率和所述储能充放电功率，使得所述目标总成本达到最小，得到所述园区的碳减排规划结果。

9、可选地，根据所述外购功率确定碳交易成本，包括：

10、构建碳交易模型；

11、将所述外购功率输入至所述碳交易模型中，得到所述碳交易成本；

12、所述碳交易模型包括以下公式：

13、

14、

15、

16、其中，为所述园区第y年的碳交易成本，δ为所述园区的每单位碳交易价格，ep,y为所述园区第y年的碳排放总量，d为第y年的总日数，t为第d日的总时刻数，βy,d,t为所述园区第y年第d日第t时刻所在电网节点的碳排放因子，为所述园区第y年第d日第t时刻从外部购买的外购功率，ee,y为所述园区第y年的无偿碳配额，γe为所述园区的每单位外购功率的无偿碳配额，δt为第t时刻与第t+1时刻之间的间隔。

17、可选地，根据所述外购功率确定外购成本，包括：

18、构建外购模型；

19、将所述外购功率输入至所述外购模型中，得到所述外购成本；

20、所述外购模型包括以下公式：

21、

22、其中，为所述园区第y年的外购成本，d为第y年的总日数，t为第d日的总时刻数，为所述园区第y年第d日第t时刻所在电网节点的电价，为所述园区第y年第d日第t时刻从外部购买的外购功率，δt为第t时刻与第t+1时刻之间的间隔。

23、可选地，所述根据所述风电输出功率、所述光伏输出功率和所述储能充放电功率确定设备维护成本，包括：

24、构建设备维护模型；

25、将所述风电输出功率、所述光伏输出功率和所述储能充放电功率输入至所述设备维护模型，得到所述设备维护成本；

26、所述设备维护模型包括以下公式：

27、

28、

29、

30、

31、

32、其中，为所述园区第y年的设备维护成本，为所述园区第y年的分布式风电装置的设备维护成本，为所述园区第y年的光伏装置的设备维护成本，为所述园区第y年的储能装置的设备维护成本，为所述园区第y年的储能装置的设备放电补偿成本，mwind为所述园区第y年对于分布式风电装置的总时段数，nwind为所述园区第y年的分布式风电装置的总数，为所述园区第y年第m时段的分布式风电装置中第n个风电机组的风电输出功率，为所述园区第y年第m时段的分布式风电装置中第n个风电机组的运行维护系数，δm为第m时段与第m+1时段之间的间隔，msolar为所述园区第y年对于分布式光伏装置的总时段数，nsolar为所述园区第y年的分布式光伏装置的总数，为所述园区第y年第m时段的分布式光伏装置中第n个光伏机组的光伏输出功率，为所述园区第y年第m时段的分布式光伏装置中第n个光伏机组的运行维护系数，mstorager为所述园区第y年对于储能装置的总时段数，nstorager为所述园区第y年的储能装置的总数，为所述园区第y年第m时段的储能装置中第n个储能组的储能充放电功率，为所述园区第y年第m时段的储能装置中第n个储能组的运行维护系数，为所述园区第y年第m时段的储能装置中第n个储能组的储能放电功率，为所述园区第y年第m时段的每单位放电功率的补偿成本。

33、可选地，所述根据所述设备投资成本、所述碳交易成本、所述外购成本和所述设备维护成本确定目标总成本，包括：

34、构建碳减排规划模型；

35、将所述设备投资成本、所述碳交易成本、所述外购成本和所述设备维护成本输入至所述碳减排规划模型中，得到所述目标总成本；

36、所述碳减排规划模型包括目标函数；

37、所述目标函数为：

38、

39、其中，为所述园区在y个年内的所有规划阶段的目标总成本，jy为在y个年内的总规划阶段数，为第j规划阶段的第一年的现值系数，为所述园区第j规划阶段的分布式风电装置的设备投资成本，为所述园区第j规划阶段的光伏装置的设备投资成本，为所述园区第j规划阶段的储能装置的设备投资成本，y为所有规划阶段所组成的总年数，为所述园区第y年的现值系数，为所述园区第y年的碳交易成本，为所述园区第y年的外购成本，为所述园区第y年的设备维护成本，为所述园区第y年的现值系数，为所述园区在y个年后的分布式风电装置、分布式光伏装置和储能装置的总折旧残值。

40、可选地，所述碳减排规划模型还包括约束条件，所述约束条件包括功率平衡约束、分布式风电约束、分布式光伏约束和储能约束；

41、所述功率平衡约束为：

42、

43、所述分布式风电约束为：

44、

45、所述分布式光伏约束：

46、

47、所述储能约束为：

48、

49、其中，为所述园区第y年第d日第t时刻的需求响应后的第二用电负荷，为所述园区第y年第d日第t时刻的分布式风电装置中第n个风电机组的风电输出功率，为所述园区第y年第d日第t时刻的分布式光伏装置中第n个光伏机组的光伏输出功率，为所述园区第y年第d日第t时刻的储能装置中第n个储能组的储能充放电功率，为所述园区第y年第d日第t时刻从外部购买的外购功率，为所述园区第y年第d日第t时刻的分布式风电装置中第n个风电机组的最大风电输出功率，为所述园区第y年第d日第t时刻的分布式光伏装置中第n个光伏机组的最大光伏输出功率，sy,d,t,n为所述园区第y年第d日第t时刻的储能装置中第n个储能组的荷电状态，sy,d,t-1,n为所述园区第y年第d日第t-1时刻的储能装置中第n个储能组的荷电状态，ηy,d,t,n,char为所述园区第y年第d日第t时刻的储能装置中第n个储能组的充电效率，为所述园区第y年第d日第t时刻的储能装置中第n个储能组的储能充电功率，δt为第t时刻与第t+1时刻之间的间隔，en为所述园区的储能装置中第n个储能组的额定容量，为所述园区第y年第d日第t时刻的储能装置中第n个储能组的储能放电功率，ηy,d,t,n,dis为所述园区第y年第d日第t时刻的储能装置中第n个储能组的放电效率，snmin为所述园区的储能装置中第n个储能组的最小荷电状态，为所述园区的储能装置中第n个储能组的初始电能，为所述园区的储能装置中第n个储能组的接入时刻至离开时刻的总时刻数，snmax为所述园区的储能装置中第n个储能组的最大荷电状态，qy,d,t,n,char为园区第y年第d日第t时刻的储能装置中第n个储能组的充电状态，为园区第y年第d日第t时刻的储能装置中第n个储能组的最大储能充电功率，qy,d,t,n,dis为园区第y年第d日第t时刻的储能装置中第n个储能组的放电状态，为园区第y年第d日第t时刻的储能装置中第n个储能组的最大储能放电功率。

50、可选地，所述根据所述第一用电负荷确定需求响应后的第二用电负荷，包括：

51、构建价格型电力需求响应模型；

52、将所述第一用电负荷输入至所述价格型电力需求响应模型中，得到所述第二用电负荷；

53、所述价格型电力需求响应模型包括以下公式：

54、

55、

56、

57、

58、其中，为所述园区第y年第d日第t时刻的需求响应后的第二用电负荷，为所述园区第y年第d日第t时刻的需求响应前的第一用电负荷，为所述园区第y年第d日第t时刻的需求响应前与需求响应后之间的负荷变化量，ematrix为第y年第d日的多个时刻的电负荷弹性系数矩阵，ett为负值自弹性系数，除了ett以外的均为正值互弹性系数，δf为电价归一化矩阵，δpt为第y年第d日第t时刻的实时电价与基准电价之差，ptbef为第y年第d日第t时刻的基准电价。

59、可选地，获取园区的外购功率和储能充放电功率，包括：

60、获取所述园区的用电负荷曲线；

61、根据所述用电负荷曲线确定外购功率和储能充放电功率。

62、可选地，所述获取所述园区的用电负荷曲线，包括：

63、获取所述园区的发展规划信息、建筑特性信息、人口密度信息、气候条件信息和经济活动信息；

64、根据所述发展规划信息、所述建筑特性信息、所述人口密度信息、所述气候条件信息和所述经济活动信息确定所述用电负荷曲线。

65、可选地，所述根据所述第二用电负荷、所述风电输出功率和所述光伏输出功率，调整所述外购功率和所述储能充放电功率，使得所述目标总成本达到最小，得到所述园区的碳减排规划结果，包括：

66、使用gurobi优化求解器，根据所述第二用电负荷、所述风电输出功率和所述光伏输出功率，调整所述外购功率和所述储能充放电功率，使得所述目标总成本达到最小，得到所述园区的碳减排规划结果。

67、为实现上述目的，本发明在第二方面提供一种碳减排规划装置，所述装置包括：

68、获取模块，用于获取园区的外购功率、风电输出功率、光伏输出功率、储能充放电功率、设备投资成本和需求响应前的第一用电负荷；

69、碳及购成本确定模块，用于根据所述外购功率确定碳交易成本和外购成本；

70、维护成本确定模块，用于根据所述风电输出功率、所述光伏输出功率和所述储能充放电功率确定设备维护成本；

71、总成本确定模块，用于根据所述设备投资成本、所述碳交易成本、所述外购成本和所述设备维护成本确定目标总成本；

72、用电负荷确定模块，用于根据所述第一用电负荷确定需求响应后的第二用电负荷；

73、调整模块，用于根据所述第二用电负荷、所述风电输出功率和所述光伏输出功率，调整所述外购功率和所述储能充放电功率，使得所述目标总成本达到最小，得到所述园区的碳减排规划结果。

74、为实现上述目的，本发明在第三方面提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如第一方面中任一项所述的方法。

75、为实现上述目的，本发明在第四方面提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如第一方面中任一项所述的方法。

76、采用本发明实施例，具有如下有益效果：上述方法通过获取园区的外购功率、风电输出功率、光伏输出功率、储能充放电功率、设备投资成本和需求响应前的第一用电负荷，然后根据外购功率确定碳交易成本和外购成本，根据风电输出功率、光伏输出功率和储能充放电功率确定设备维护成本，再根据设备投资成本、碳交易成本、外购成本和设备维护成本确定目标总成本，以及根据第一用电负荷确定需求响应后的第二用电负荷，最后根据第二用电负荷、风电输出功率和光伏输出功率，调整外购功率和储能充放电功率，使得目标总成本达到最小，得到园区的碳减排规划结果；即通过增加储能装置和引入需求响应机制，根据需求响应后的第二用电负荷、风电输出功率和光伏输出功率，来调整外购功率和储能充放电功率，使得设备投资成本、碳交易成本、外购成本和设备维护成本所确定的目标总成本达到最小，此时得到园区的碳减排规划结果，可以有效解决现有技术所存在的技术问题，避免成本难以回收、造成资源浪费、碳减排效果受到影响等。