基于绿证-碳交易交互的气-氢混合能源系统优化方法

本发明属于优化控制，尤其涉及基于绿证-碳交易交互的气-氢混合能源系统优化方法。

背景技术：

1、随着低碳目标的推进，综合能源系统(integrated energy systems,ies)除了大力发展绿色可再生能源外，氢能也被认为是实现系统低碳运行的理想能源载体。氢能的广泛利用可以提高综合能源系统的能效，起到节能减排的作用。然而，在氢能参与的ies优化运行中，主要受限于优化场景单一以及缺乏有效激励政策，氢能的利用潜力未被充分发掘。为此，通过综合低碳政策联合低碳技术来拓宽氢能在ies中的应用途径，进一步挖掘ies低碳经济运行潜力具有重要意义。

2、除了通过引入氢能参与ies实现低碳运行外，碳捕集与封存技术(carbon captureand storage,ccs)是目前综合能源系统中主要的低碳化技术，可对燃煤机组和燃气机组进行低碳改造，大幅度降低系统的碳排放，尤其是将ccs捕集到的co2供应给p2g实现p2g-ccs耦合，对于电力行业实现低碳发展具有重要意义。虽然已有文献验证了p2g-ccs参与ies优化调度可以提高系统的低碳经济可再生能源消纳率以及实现系统低碳经济双重优化，但是常规p2g-ccs耦合模型存在缺陷，电转气和碳捕集系统在可再生能源出力不足时耦合失效。现有已公开的相关文献中鲜有考虑p2g和ccs耦合过程中p2g本身的反应热回收和再利用，未最大化展现综合能源系统的能源梯级利用能力。

3、碳排放交易(carbon emission trading,cet)机制是引导ies低碳经济运行的有效低碳政策。许多学者对于cet机制在降低ies碳排放方面的效果进行了讨论和验证。随着高比例可再生能源的渗透，提高可再生能源消纳成为降低碳排放的重要手段。绿色证书交易(green certificate trade,gct)机制为提高可再生能源消纳提供了政策支持。目前大多数现有的研究，只是简单将两种机制并行作用于ies中，忽略了两种机制之间的联系互动，未能充分挖掘绿证交易机制对碳交易机制中的碳排放权配额和定价策略的潜在影响。因此，亟需进一步探究cet机制和gct机制的联合作用及其相关性。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于提供基于绿证-碳交易交互的气-氢混合能源系统优化方法，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明实施例是这样实现的，基于绿证-碳交易交互的气-氢混合能源系统优化方法，包括以下步骤：

3、步骤1：建立含可再生能源制氢和混氢燃气轮机、燃气锅炉联合供热电力模型；

4、步骤2：引入gct-cet交互机制；

5、步骤3：构建低碳经济ies的最优调度模型；

6、步骤4：输入基础数据和参数设置；

7、步骤5：将粒子位置表示为燃气轮机和燃气锅炉的氢气混合比例，并将优化调度函数封装为适应度函数；

8、步骤6：初始化粒子群；

9、步骤7：使用适应度函数计算适应度；

10、步骤8：使用粒子群优化算法找到最优的氢气混合比例和优化调度计划；

11、步骤9：检查是否找到解决方案；如果是，则终止程序；否则，更新氢气混合比例的值并继续步骤7；

12、步骤10：应用获得的最优调度计划，优化ies的运行。

13、本发明实施例提供的基于绿证-碳交易交互的气-氢混合能源系统优化方法，其有益效果如下：

14、(1)通过精确调地调整掺氢比例，实现更高的能源利用效率和更低的碳排放量，并在此基础上，进一步考虑灵活掺氢策略，保证系统达到最优低碳性与经济性时，燃气锅炉和燃气轮机的最佳掺氢比；

15、(2)通过构建含p2g-ccs耦合的电热氢综合能源系统低碳经济调度模型，通过碳捕集设备捕获系统产生的co2并通过p2g技术转化为天然气，降低天然气的采购成本；考虑甲烷化的热效应，充分利用甲烷化反应热提高能源利用效率，这种整合方法充分发挥了资源的双重价值，确保经济性与低碳性的双重优化。

技术特征：

1.基于绿证-碳交易交互的气-氢混合能源系统优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于绿证-碳交易交互的气-氢混合能源系统优化方法，其特征在于，在所述步骤1中，构建的模型具体包括：

3.根据权利要求2所述的基于绿证-碳交易交互的气-氢混合能源系统优化方法，其特征在于，所述步骤2包括以下具体步骤：

4.根据权利要求2所述的基于绿证-碳交易交互的气-氢混合能源系统优化方法，其特征在于，所述步骤3包括以下具体步骤：

技术总结本发明适用于优化控制技术领域，提供了基于绿证‑碳交易交互的气‑氢混合能源系统优化方法。首先，分析燃气机组灵活掺氢运行机理；其次，考虑P2G反应热约束，分析P2G能量转换关系；然后，研究阶梯碳交易和绿色证书交易运行原理，引入取得绿色证书数量作为提高系统碳排放碳配额的依据之一，提出绿证‑阶梯碳交易交互机制；最后，考虑绿证‑阶梯碳交易、掺氢比等约束，以经济成本最小为目标，构建计及绿证‑阶梯碳交易的含燃气掺氢综合能源系统优化模型，通过粒子群算法对燃气轮机和燃气锅炉的灵活掺氢比例进行优化。这种整合方法充分发挥了资源的双重价值，确保经济性与低碳性的双重优化。技术研发人员：段双明,丁一,陈海鹏,水思源受保护的技术使用者：东北电力大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29