一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法及系统与流程

本发明属于电力系统，尤其涉及一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、随着传统化石能源的大量消耗，在其存量快速下降的同时，全球生态和环境也随之不断恶化。为应对能源危机及环境恶化问题，实行能源结构低碳化转型迫在眉睫。电力系统的低碳运行对减少碳排放起着至关重要的作用，若在规划阶段未能统筹考量经济性和低碳性，将导致运行阶段电力系统的经济运行方式和低碳运行方式之间矛盾凸显。尽管在未来的电力系统中以风电和光伏为主的新能源占比很高，但依然含有传统燃煤机组，碳排放问题仍然存在。传统低碳规划研究主要通过在传统规划模型基础上扩展不同低碳要素来构建。未能以电力系统低碳运行方式和经济运行方式的时空匹配为目标重新构建规划机理和模型，导致源-网-荷不同减碳手段难以有机统一考虑。因此，源-网-荷共同发力的方式是推进低碳规划发展、实现双碳目标的重要途径。

3、现有研究从电源规划、电网规划等空间维度上挖掘兼顾低碳性和经济性的低碳规划方案，忽略了运行中荷侧的可变性，而电源和网架的规划随负荷变化而变化，在源随荷动的条件下，上述仅考虑空间维度的源-荷匹配，未计及源-荷时序匹配的规划方案，难以在规划中准确考虑运行中用户侧的降碳潜力，这将导致规划和运行的不匹配。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法及系统，不仅在双目标联动下决策各线路各机组投建位置和容量，实现系统低碳性和经济性在空间结构上的优化匹配，而且，以负荷侧碳排放强度时空差异引导用户参与碳减排的dr机制来调整负荷曲线，实现源-荷间低碳性和经济性在时序上的优化匹配，实现了源-网-荷间低碳性和经济性在空间和时间上的优化匹配。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法。

4、一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法，包括：

5、初始化电力系统各节点的负荷值，以电力系统综合成本最小为目标，求解得到机组新增容量和线路新增容量；

6、基于所述机组新增容量和线路新增容量，进行时序运行模拟，得到机组出力和线路潮流；

7、基于所述机组出力和线路潮流，确定各负荷节点的碳排放区间；

8、基于所述各负荷节点的碳排放区间，以负荷碳减排收益和负荷转移成本的差值最大为目标，优化各节点的负荷值，并判断在优化后的各节点的负荷值下，电力系统的需求响应净收益是否满足条件，若是，则将所述机组新增容量和线路新增容量作为规划结果，否则，基于优化后的各节点的负荷值，重新求解机组新增容量和线路新增容量。

9、进一步地，所述机组新增容量和线路新增容量的求解，在功率平衡约束、切负荷惩罚约束、线路潮流约束、火电机组群的运行状态约束、火电机组出力和容量约束、机组启停和爬坡约束、新能源渗透率约束、储能的运行状态约束、ccs机组的运行状态约束、电力系统备用约束、电力系统最小惯性约束和电力系统总碳排放量下进行。

10、进一步地，所述各节点的负荷值的优化，在负荷调节范围约束和负荷侧碳排放约束下进行。

11、进一步地，所述电力系统综合成本包括系统投资成本、系统运行成本和系统碳排放成本。

12、进一步地，所述碳排放区间的确定步骤包括：

13、将电力系统中所有负荷节点划分到若干个子联盟，计算每个子联盟的碳排放量；

14、基于子联盟的碳排放连，计算每个负荷节点的边际值；

15、基于所述每个负荷节点的边际值，计算得到碳排放区间的边界值。

16、本发明的第二个方面提供一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划系统。

17、一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划系统，包括：

18、上层规划模块，其被配置为：初始化电力系统各节点的负荷值，以电力系统综合成本最小为目标，求解得到机组新增容量和线路新增容量；

19、运行模拟模块，其被配置为：基于所述机组新增容量和线路新增容量，进行时序运行模拟，得到机组出力和线路潮流；

20、区间确定模块，其被配置为：基于所述机组出力和线路潮流，确定各负荷节点的碳排放区间；

21、下层优化模块，其被配置为：基于所述各负荷节点的碳排放区间，以负荷碳减排收益和负荷转移成本的差值最大为目标，优化各节点的负荷值，并判断在优化后的各节点的负荷值下，电力系统的需求响应净收益是否满足条件，若是，则将所述机组新增容量和线路新增容量作为规划结果，否则，基于优化后的各节点的负荷值，重新求解机组新增容量和线路新增容量。

22、进一步地，所述机组新增容量和线路新增容量的求解，在功率平衡约束、切负荷惩罚约束、线路潮流约束、火电机组群的运行状态约束、火电机组出力和容量约束、机组启停和爬坡约束、新能源渗透率约束、储能的运行状态约束、ccs机组的运行状态约束、电力系统备用约束、电力系统最小惯性约束和电力系统总碳排放量下进行。

23、进一步地，所述各节点的负荷值的优化，在负荷调节范围约束和负荷侧碳排放约束下进行。

24、本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。

25、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一个方面所述的一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法中的步骤。

26、本发明的第四个方面提供一种计算机设备。

27、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述第一个方面所述的一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法中的步骤。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

29、本发明提出综合考虑碳排放流和碳价型dr的低碳-经济时空匹配的电力系统双层规划模型，通过规划方案制定-运行方式模拟-需求响应计算之间反复迭代，制定衡量低碳-经济时空匹配的协调性指标，通过不断促进低碳-经济在时间运行层的相融性以激励用户参与低碳dr，优化负荷曲线以调整电力系统空间结构，进而提高低碳-经济在空间规划层的相融性，实现低碳-经济在空间规划层和时间运行层的优化。

技术特征：

1.一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法，其特征在于，所述机组新增容量和线路新增容量的求解，在功率平衡约束、切负荷惩罚约束、线路潮流约束、火电机组群的运行状态约束、火电机组出力和容量约束、机组启停和爬坡约束、新能源渗透率约束、储能的运行状态约束、ccs机组的运行状态约束、电力系统备用约束、电力系统最小惯性约束和电力系统总碳排放量下进行。

3.根据权利要求1所述的一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法，其特征在于，所述各节点的负荷值的优化，在负荷调节范围约束和负荷侧碳排放约束下进行。

4.根据权利要求1所述的一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法，其特征在于，所述电力系统综合成本包括系统投资成本、系统运行成本和系统碳排放成本。

5.根据权利要求1所述的一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法，其特征在于，所述碳排放区间的确定步骤包括：

6.一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划系统，其特征在于，所述机组新增容量和线路新增容量的求解，在功率平衡约束、切负荷惩罚约束、线路潮流约束、火电机组群的运行状态约束、火电机组出力和容量约束、机组启停和爬坡约束、新能源渗透率约束、储能的运行状态约束、ccs机组的运行状态约束、电力系统备用约束、电力系统最小惯性约束和电力系统总碳排放量下进行。

8.根据权利要求6所述的一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划系统，其特征在于，所述各节点的负荷值的优化，在负荷调节范围约束和负荷侧碳排放约束下进行。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法中的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任一项所述的一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法中的步骤。

技术总结
本发明属于电力系统技术领域，提供了一种基于低碳和经济时空匹配的电力系统规划方法及系统，包括：以电力系统综合成本最小为目标，求解得到机组新增容量和线路新增容量后，进行时序运行模拟，得到机组出力和线路潮流；然后确定各负荷节点的碳排放区间，以负荷碳减排收益和负荷转移成本的差值最大为目标，优化各节点的负荷值，并判断在优化后的各节点的负荷值下，电力系统的需求响应净收益是否满足条件，若是，则将所述机组新增容量和线路新增容量作为规划结果，否则，基于优化后的各节点的负荷值，重新求解机组新增容量和线路新增容量。实现了源‑网‑荷间低碳性和经济性在空间和时间上的优化匹配。

技术研发人员：谭玲玲,李颖瑾,李艳丽,汤伟,张文龙,孙鹏,付丽娜,康志豪,冯浩,楚冬青,任万荣,郭沛璇,卓梦飞,马健珂,穆德君,崔涛
受保护的技术使用者：山东电力工程咨询院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19