一种城市车网互动减碳潜力评估方法与流程

本发明涉及电力系统碳减排领域，特别涉及一种考虑火电机组高精度煤耗特性的城市车网互动减碳潜力评估方法。

背景技术：

1、城市车网互动减碳潜力评估是电力系统碳减排研究领域的一部分，其重要性源于中国及全球对于能源危机和气候变暖的关注。中国提出的“双碳”战略目标意在减少碳排放，转变能源消费方式。电力行业是我国碳排放占比最大的单一行业，因此对于电网碳减排技术的减碳潜力进行评估是必要的。这种评估可以为城市的低碳绿色发展提供有力的数据支持和高质量的决策依据。

2、近年来，以电动汽车为代表的分布式移动储能得到了大力发展，未来数量庞大的电动汽车可以作为一种极具影响力的灵活性资源为电网提供多方面支撑。通过近些年迅速发展起来的车网互动技术，可以消解高比例新能源带来的不确定性。因此，发现与挖掘电动汽车参与车网互动所能提供给城市电网的减碳潜力逐渐成为研究热点。在这种背景下，考虑城市车网互动减碳潜力的评估方法显得尤为重要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出一种考虑火电机组高精度煤耗特性的城市车网互动减碳潜力评估方法，以解决现有技术中存在的无法准确评估火电机组高精度煤耗特性对城市车网互动减碳潜力的问题。本方法旨在充分调度电动汽车参与车网互动，提供电网灵活性与促进新能源消纳，实现更高效、清洁的能源利用。

2、“车网互动”是指电动汽车与电网之间的互动。这种互动是指电动汽车可以根据电网的需求进行充电和放电，从而为电网提供辅助服务，如调峰、调频等。同时，电动汽车也可以从电网中充电，满足用户的需求。这种互动可以优化电力系统的运行，提高电力系统的稳定性，同时也可以为用户提供更好的服务。

3、“促进新能源消纳”是指通过各种手段促进新能源的消耗和吸收。新能源是指太阳能、风能等可再生能源。由于这些能源的供应不稳定，因此需要采取措施来平衡供需，确保电力系统的稳定运行。通过车网互动，可以更好地利用电动汽车的储能功能，平衡电力系统的供需，促进新能源的消耗和吸收。这有助于减少碳排放，促进清洁能源的发展。

4、本发明具体的技术方案如下：

5、一种城市车网互动减碳潜力评估方法，包括步骤：

6、步骤s1、根据城市电动汽车与电网互动特性，建立城市电网中电动汽车进行无序充电、参与有序充电以及参与车网互动的行为特性模型；

7、步骤s2、考虑火电机组的稳态二次煤耗特性、深度调峰特性以及暂态变负荷附加煤耗特性，建立火电机组高精度煤耗特性模型；

8、步骤s3、基于机组组合模型，考虑新能源不确定性，以优化时间窗口内系统经济性期望最优为目标函数，建立城市车网互动减碳潜力评估模型框架；

9、步骤s4、结合电动汽车模型与火电机组高精度煤耗特性，在框架基础上建立城市车网互动减碳潜力评估模型，考虑积极车网互动与全部无序充电两场景，评估城市电网车网互动减碳潜力。

10、进一步地，步骤s1具体包括：

11、步骤s11、收集城市电动汽车的实际出行与保有量数据，然后结合城市车网互动实际政策以及车辆情况，为全部电动汽车资源进行分类，分类后的集合包括无序充电汽车集合、参与有序充电的汽车集合和参与车网互动的汽车集合；

12、步骤s12、在考虑电动汽车的不同行为特性和自身运行特性的基础上，建立三种不同的模型来描述电动汽车的行为：无序充电模型、有序充电模型以及车网互动模型。

13、进一步地，步骤s2具体包括：

14、步骤s21、建立相应的模型来描述火电机组的稳态煤耗特性；

15、步骤s22、建立相应的模型来描述火电机组在深度调峰状态以及频繁变负荷工况下的附加煤耗以及油耗。

16、进一步地，步骤s3具体包括：

17、步骤s31、以系统经济性最优为目标，定义城市车网互动减碳潜力评估模型的优化目标；在目标函数中，考虑了机组煤耗成本、油耗成本、启停成本以及弃风弃光成本多个因素；

18、步骤s32、基于机组组合模型，建立城市车网互动减碳潜力评估模型框架，所述框架涉及到多种新能源发电场景，每个场景都包含各自的约束条件，其中包括功率平衡约束、系统风电和光电功率约束、火电机组出力上下限约束以及火电机组爬坡约束。

19、进一步地，步骤s4具体包括：

20、步骤s41、对优化时间窗口内的电动汽车资源、新能源数据、系统负荷进行分析和信息采集，然后，基于步骤s3提出的城市车网互动减碳潜力评估模型框架，结合步骤s1建立的电动汽车车网互动模型，以及步骤s2建立的火电机组高精度煤耗特性模型，设定优化窗口内最后一日电动汽车均无序充电作为边界，更新参与深度调峰的火电机组涉及的约束和参数；采用线性化的机组稳态煤耗模型来建立完整的考虑火电机组高精度煤耗特性的城市车网互动减碳潜力评估模型；根据调度解计算城市电网碳排放总量期望；

21、步骤s42、设置城市电网中电动汽车积极参与车网互动与全部参与无序充电的两个场景，并使用城市车网互动减碳潜力评估模型对这两个场景进行求解，得到各自的碳排放总量期望，根据得到的两个场景的碳排放总量期望，计算出城市车网互动减碳潜力的总体评估结果。

22、进一步地，步骤s12中，建立电动汽车无序充电模型如下：

23、

24、

25、

26、式(1)中，为汽车i的期望充电量，ηch为电动汽车充电效率，为充电桩最大充电功率，是电动汽车i的最短充电时间；

27、式(2)(10)建模了电动汽车无序充电功率，是汽车i在时段t的充电功率变量，表示向下取整函数，为开始充电时间，为结束充电时间，为无序充电汽车集合。

28、进一步地，步骤s12中，基于柔性负荷特性，建立电动汽车有序充电模型如下：

29、

30、

31、式(3)(11)是电动汽车有序充电功率上下限约束，是汽车i在时段t的充电功率变量，为充电桩最大充电功率，为无序充电汽车集合，为电动汽车i在网时间集合；

32、式(4)(12)是电动汽车有序充电电量约束，ηch为电动汽车充电效率，为电动汽车i在网时间集合，是汽车i在时段t的充电功率变量，为汽车i的期望充电量，为无序充电汽车集合。

33、进一步地，步骤s21中，火电机组不同负荷率下稳态煤耗特性的建模如下：

34、

35、上式(23)是机组稳态煤耗特性曲线，cn,i,t是时段t机组i的稳态煤耗量，pi,t是时段t机组i的有功出力，ai,bi,ci分别为机组煤耗系数。

36、进一步地，步骤s42中，根据得到的两个场景的碳排放总量期望，利用下列式子计算出城市车网互动减碳潜力的总体评估结果：

37、

38、其中，分别是纯无序充电与积极参与车网互动场景下城市电网碳排放的总量期望，δev2g是城市车网互动减碳潜力总体评估结果。

39、本发明的有益效果在于：

40、1.建立模型描述城市电网中电动汽车进行无序充电、有序充电及参与车网互动的行为特性，有助于准确预测和管理电动汽车的行为；

41、2.建立火电机组高精度煤耗特性模型，能预测不同负荷率下的煤耗量，为优化城市电网调度和能源管理提供参考；

42、3.建立城市车网互动减碳潜力评估模型框架，以系统经济性最优为目标，考虑新能源不确定性，优化时间窗口内系统经济性期望最优，为评估城市电网的车网互动减碳潜力提供重要工具和方法；

43、4.建立完整的城市车网互动减碳潜力评估模型，能有效地求解，并根据调度解计算城市电网碳排放总量期望，为总体评估车网互动减碳潜力提供参考；

44、5.设置两个场景：电动汽车积极参与车网互动与全部参与无序充电，用模型求解各自的碳排放总量期望，根据结果制定科学的减排策略。