基于需求响应的新能源消纳与碳减排效果评估方法与系统与流程

本发明涉及电力系统碳减排领域，更具体地说，涉及一种基于需求响应的新能源消纳与碳减排效果评估方法与系统。

背景技术：

1、电网是衔接能源供给侧和需求侧的关键环节，重要的网络平台，能源转型的中心环节，电力系统碳减排的核心枢纽，当前，可再生能源的迅速发展给电网带来巨大的消纳压力，需求响应资源作为当前智能电网框架下促进可再生能源消纳的重要的可调度资源，可有效缓解电网供需矛盾，减轻可再生能源入网带来的安全问题，减少弃风弃光，促进可再生能源的长效发展。但是，当前可再生能源的消纳机制重补贴而轻市场，亟需充分调动需求响应资源参与可再生能源消纳，减少弃风弃光，推动电网公司加快清洁低碳、安全高效的能源体系构建，持续推进碳减排，最终达到电网、可再生能源发电商和用户的多方共赢。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种基于需求响应的新能源消纳与碳减排效果评估方法及系统，其可以针对综合评估需求响应策略对电力系统碳减排的积极影响，生成最优的减碳策略。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于需求响应的新能源消纳与碳减排效果评估方法，包括以下步骤：

3、构建以新能源消纳量最大为目标函数，涵盖供需平衡、负荷转移和设备出力限制等约束的柔性负荷需求响应策略优化模型；

4、根据柔性负荷需求响应策略优化模型判断可中断负荷补偿成本是否小于机组备用成本，若不满足，则重新按固定增量增加拉开比，若满足要求则判断目标函数是否最小，若判断目标函数并非最小，则直接按固定增量增加可中断负荷容量；若判断目标函数为最小，则更新目标最优的电价方案、机组出力和可中断负荷计划方案，并按固定增量增加可中断负荷容量；

5、判断可中断负荷量是否达到最大，若不满足，则重新设置初始可中断负荷或按固定增量增加拉开比使其满足要求；可中断负荷量是达到最大时，确认拉开比是否达到上限；

6、以上步骤全部满足条件后，最后输出最优目标函数值和对应的分时电价方案机组出力和可中断负荷计划方案。

7、上述方案中，在所述柔性负荷需求响应策略优化模型中，根据机组参数、用户相应参数、电价比和拉开比初值、分时电价前的负荷值和风电预测值计算分时电价后的负荷值，判断拉开比是否满足要求，若不满足，按固定增量增加拉开比使其满足要求。

8、上述方案中，在所述柔性负荷需求响应策略优化模型中，设置初始可中断负荷参数。

9、上述方案中，所述柔性负荷需求响应策略优化模型中的目标函数为：

10、

11、其中，y为实施需求响应策略后，新能源的总发电量；fbi(2)(t)为实施需求响应策略后，第i个负荷节点在第t时刻接收的光伏发电量，fbi(3)(t)为实施需求响应策略后，第i个负荷节点在第t时刻接收的风力发电量。

12、上述方案中，所述目标函数的约束条件为：

13、

14、

15、

16、

17、

18、

19、其中：为实施需求响应策略前，第i个负荷节点在t时刻接收的第j个出力节点的发电量；为实施需求响应策略后，第i个负荷节点在t时刻接收第j个出力节点的发电量；gbj(t)为实施需求响应策略后，第j个出力节点在t时刻的发电量；gbj_max(t)为实施需求响应策略后，第j个出力节点在t时刻的最大发电量；exi(t)为需求侧第i个负荷节点在t时刻的负荷需求；λ1，λ2，β1和β2为调节系数；

20、式(1)用来确保实施需求响应策略后，第i个负荷节点在t时刻的负荷量等于所有出力节点的发电量；式(2)规定了实施需求响应策略后，各个负荷节点的负荷限制；式(3)规定了实施需求响应策略后，各个发电设备的出力限制；式(4)规定了实施需求响应策略后，各个发电节点的最大发电量；式(5)规定了实施需求响应策略后，各负荷节点的最小电力需求量；式(6)规定了为实施需求响应策略前后，所有负荷节点的总电力需求；式(7)规定了实施需求响应策略前后，各发电设备的发电量；式(8)确保实施需求响应策略前后的供需平衡。

21、本发明还提供了一种基于需求响应的新能源消纳与碳减排效果评估系统，包括：

22、优化模型构建模块，用于构建以新能源消纳量最大为目标函数，涵盖供需平衡、负荷转移和设备出力限制等约束的柔性负荷需求响应策略优化模型；

23、可中断负荷补偿成本判断模块，用于根据柔性负荷需求响应策略优化模型判断可中断负荷补偿成本是否小于机组备用成本，若不满足，则重新按固定增量增加拉开比，若满足要求则判断目标函数是否最小，若判断目标函数并非最小，则直接按固定增量增加可中断负荷容量；若判断目标函数为最小，则更新目标最优的电价方案、机组出力和可中断负荷计划方案，并按固定增量增加可中断负荷容量；

24、中断负荷量判断模块，用于判断可中断负荷量是否达到最大，若不满足，则重新设置初始可中断负荷或按固定增量增加拉开比使其满足要求；可中断负荷量是达到最大时，确认拉开比是否达到上限；

25、方案输出模块，用于输出最优目标函数值和对应的分时电价方案机组出力和可中断负荷计划方案。

26、上述方案中，所述柔性负荷需求响应策略优化模型中的目标函数为：

27、

28、其中，y为实施需求响应策略后，新能源的总发电量；fbi(2)(t)为实施需求响应策略后，第i个负荷节点在第t时刻接收的光伏发电量，fbi(3)(t)为实施需求响应策略后，第i个负荷节点在第t时刻接收的风力发电量。

29、上述方案中，所述目标函数的约束条件为：

30、

31、λ1fai(t)≤fbi(t)≤λ2fai(t),t＝1,…,24,i＝1,…,11   (2)

32、β1gaj(t)≤gbj(t)≤β2gaj(t),t＝1,…,24,j＝1,…,5   (3)

33、gbi(t)≤gbi_max(t),i＝1,…,5   (4)

34、

35、

36、

37、

38、其中：为实施需求响应策略前，第i个负荷节点在t时刻接收的第j个出力节点的发电量；为实施需求响应策略后，第i个负荷节点在t时刻接收第j个出力节点的发电量；gbj(t)为实施需求响应策略后，第j个出力节点在t时刻的发电量；gbj_max(t)为实施需求响应策略后，第j个出力节点在t时刻的最大发电量；exi(t)为需求侧第i个负荷节点在t时刻的负荷需求；λ1，λ2，β1和β2为调节系数；

39、式(1)用来确保实施需求响应策略后，第i个负荷节点在t时刻的负荷量等于所有出力节点的发电量；式(2)规定了实施需求响应策略后，各个负荷节点的负荷限制；式(3)规定了实施需求响应策略后，各个发电设备的出力限制；式(4)规定了实施需求响应策略后，各个发电节点的最大发电量；式(5)规定了实施需求响应策略后，各负荷节点的最小电力需求量；式(6)规定了为实施需求响应策略前后，所有负荷节点的总电力需求；式(7)规定了实施需求响应策略前后，各发电设备的发电量；式(8)确保实施需求响应策略前后的供需平衡。

40、本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

41、所述存储器中存储有计算机程序，当所述程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述基于需求响应的新能源消纳与碳减排效果评估方法的步骤。

42、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器实现所述的基于需求响应的新能源消纳与碳减排效果评估方法。

43、实施本发明的基于需求响应的新能源消纳与碳减排效果评估方法及系统，具有以下有益效果：

44、1、本发明的碳减排效果评估方法中，在典型日内总用电量不变的前提条件下，实施需求响应策略后，系统各时刻的总碳排放量有所降低，可为高比例消纳的新型电力系统的节能减排策略制定提供很好的参考和借鉴；

45、2、本发明的优化生成的需求响应策略可以有效降低用户负荷的峰谷差距，提高新能源的消纳量，为实现新能源场站与可调节负荷用户的良性互动和电力资源合理配置利用奠定基础。