(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111527780.1 (22)申请日 2021.12.14 (71)申请人 三峡大学 地址 443002 湖北省宜昌市西陵区大 学路8 号 (72)发明人 徐艳春　刘海权　汪平　 (74)专利代理 机构 宜昌市三峡专利事务所 42103 代理人 吴思高 (51)Int.Cl. H02J 3/46(2006.01) H02J 3/32(2006.01) H02J 3/38(2006.01) H02J 13/00(2006.01) G06Q 10/04(2012.01)G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段 优化调度方法 (57)摘要 一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段 优化调度方法， 建立计及电转气设备， 碳捕集系 统和分布式电源的热电联产机组协同运行模型； 建立热电联产机组协同运行模型的综合能源系 统优化调度模 型， 以及基于演化博弈的用户需求 响应模型； 以综合能源系统运营商为领导者， 用 户侧为跟随者， 提出主从 ‑演化博弈的两阶段优 化模型并用KKT条件， Big ‑M法和对偶定理对主从 博弈进行求解。 本发明所提模型及调度策略有效 的提高了可再生能源的消纳， 减少弃风弃光现 象， 降低了CO2的排放， 在降低综合能源系统的运 营成本的同时提升 了用户侧的用能效益。 权利要求书10页 说明书14页 附图7页 CN 114374232 A 2022.04.19 CN 114374232 A 1.一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段优化调度方法， 其特征在于包括以下步 骤： 步骤1： 建立计及电转气设备， 碳捕集系统和分布式电源的热电联产机组协同运行模 型； 步骤2： 建立综合能源系统优化调度模型， 以及基于演化博 弈的用户需求响应模型； 步骤3： 以综合能源系统运营商为领导者， 用户侧为跟随者， 提出主从 ‑演化博弈的两阶 段优化模型并对该模型进行求 解。 2.根据权利要求1所述一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段优化调度方法， 其特 征在于： 所述 步骤1中， 热电联产机组协同运行模型中， 碳捕集系统， 对热电联产机组产生的CO2进行捕捉并作为原料提供 给电转气设备； 电转气设备， 利用碳捕集系统捕捉的CO2和电能进行电转气； 分布式电源和热电联产机组， 提供电转气设备和碳捕集系统的运行功率； 电转气设备的 电转气过程可分为两个步骤： 首先， 利用分布式电源和热电联产机组提 供的电能将水进行电解从而产生氢气和氧气； 其次， 利用电解水产生的氢气与碳捕集系统 捕获到的CO2合成甲烷， 该过程中碳捕集系统捕 获的CO2来源于热电联产机组运行过程中产 生的CO2， 而碳捕集系统的运行能耗由热电联产机组和分布式电源提供。 3.根据权利要求1所述一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段优化调度方法， 其特 征在于： 所述 步骤2中， 综合能源系统优化调度模型 具体如下： 热电联产机组的热 ‑电耦合特性， 用式(1)表示： max{PCHP,min‑α HCHP,t, β(HCHP,t‑HCHP,0)}≤PCHP,t≤PCHP,max‑χHCHP,t  (1)； 式(1)中， PCHP,max(MW)和PCHP,min(MW)分别表示热电联产机组可输出的最大和最小电能 值； α, β 和 χ均为热电联产机组的电热转换系数， α 为热电联产机组输出最小电功 率时的转换 系数； χ为热电联产机组输出最大电功率时的转换系 数； β 为热电联产机组产生的热能和电 能之间的线性供应斜率； HCHP,0为热电联产机组输出最小电功率时对应输出的热能； HCHP,t为 t时刻热电联产机组输出的热能； PCHP,t表示t时刻热电联产机组输出的电能， 该电能可划分 为三部分， 如式(2)所示； PCHP,t＝PCHP,1,t+PCHP,2,t+PCHP,3,t  (2) 式(2)中， PCHP,1,t、 PCHP,2,t和PCHP,3,t分别表示t时刻热电联产机组提供给电转气设备、 碳 捕集系统和主电网的电能； 电转气设备的电气转换关系如式(3)所示； GP2G,t＝a·PP2G,t  (3) 式(3)中， GP2G,t为t时刻电转气设备产生的气能； a为电转气设备 的电气转换效率系 数； PP2G,t为t时刻电转气设备消耗的电能， 其 值由三部分组成， 如式(4)所示； PP2G,t＝PPV,1,t+PWT,1,t+PCHP,1,t  (4) 式(4)中， PCHP,1,t、 PPV,1,t和PWT,1,t分别表示t时刻 热电联产机组、 光伏和风机提供给电转 气设备的电能； 电转气设备在运行过程中需要相应的CO2来产生天然气， 该CO2由碳捕集系统为其提供， 如式(5)所示；权　利　要　求　书 1/10 页 2 CN 114374232 A 2式(5)中， 为t时刻碳捕集系统提供给电转气设备的C O2量； b(t/MWh)代表电转气设 备消耗电能和CO2的关系系数； PP2G,t为t时刻P2G消耗的功率； 碳捕集系统捕获的CO2均来源于热电联产机组， 碳捕集系统捕获的CO2将作为原料传输 给电转气设备； 将t时刻热电联产机组运行产生的CO2量简化描述 为： 式(6)中， 表示t时刻热CHP运行产生的CO2； c和d均为热电联产机组的碳排放系数； α 为CHP输出最小电功率时的转换系数； PCHP,t和HCHP,t表示t时刻CHP机组输出的电功率和热 功率； 碳捕集系统在运行过程中需要消耗电能， 而碳捕集系统的耗电量可分为两个部分， 即 基础耗电量和 运行耗电量， 其中基础耗电量可视为常数； 碳捕集系统传输给电转气设备相 应CO2需要消耗电能， 如式(7)所示； 式(7)中， PCCS,t表示t时刻CCS提供给P2G设备的CO2量为 时的耗电量； e是CCS耗电量 和捕获的CO2之间的转换系数； 碳捕集系统的耗电量由风机、 光伏和热电联产机组对其进行提供， 由此PCCS,t又可表示 为： PCCS,t＝PPV,2,t+PWT,2,t+PCHP,2,t  (8) 式(8)中， PCCS,t表示t时刻CCS消耗的功率； PCHP,2,t、 PPV,2,t和PWT,2,t分别表示t时刻CHP机 组、 光伏和风机提供 给CCS的电能； 热电联产机组的电能输出受到式(9)的约束； PCHP,min≤PCHP,t≤PCHP,max  (9) 式(9)中， PCHP,t表示t时刻CHP机组输出的电功率； PCHP,max和PCHP,min分别表示CHP机组产生 电功率上 下限 热电联产机组的热功率输出受到式(10)的约束； HCHP,min≤HCHP,t≤HCHP,max  (10) 式(10)中， HCHP,t表示t时刻热电联产机组输出的热功率； HCHP,max和HCHP,min分别表示CHP机 组的热功率输出 上下限； 电转气设备消耗的电能受式(1 1)的约束； PP2G,min≤PP2G,t≤PP2G,max  (11) 式(11)中， PP2G,t表示t时刻P2G消耗的电功率； PP2G,min和PP2G,max分别表示P2G设备消耗的 电功率下限和上限； 碳捕集系统消耗的电能受式(12)的约束； PCCS,min≤PCCS,t≤PCCS,max  (12) 式(12)中， PCCS,t表示t时刻CCS消耗的电功率； PCCS,min和PCCS,max分别表示CCS消耗的电功 率下限和上限； 将式(4)和(8)分别带入式(1 1)和(12)中， 可 得到表达式：权　利　要　求　书 2/10 页 3 CN 114374232 A 3