(19)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 202211037608.2 (22)申请日 2022.08.26 (71)申请人 国网青海省电力公司清洁能源发展 研究院 地址 810008 青海省西宁市城西区五四西 路80号 申请人 青海大学　国网青海省电力公司 (72)发明人 李正曦　苏小玲　杨立滨　陈来军　 李春来　曹博文　张海宁　司杨　 安娜　韩文元　 (74)专利代理 机构 荆门市首创专利事务所 42107 专利代理师 王锋 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01)G06Q 50/06(2012.01) G06Q 10/04(2012.01) H02J 3/00(2006.01) H02J 3/38(2006.01) H02J 3/28(2006.01) (54)发明名称 一种基于奖惩阶梯型碳交易的电-氢-储综 合能源网多目标优化调度模型 (57)摘要 本发明公开了一种基于奖惩阶梯型碳交易 的电‑氢‑储综合能源网多目标优化调度模型， 电‑氢‑储综合能源网主要包括风电、 光伏机组、 储能电池、 氢能利用模块以及大电网， 其运行模 式可分： （1） 负荷低谷期富余电力转化为氢能， 为 氢负荷供能或进入储氢系统； （2） 储氢系统为氢 负荷与电负荷同时供能； （3） 负荷高 峰期， 在风光 发电和氢燃料电池都无法满足其用电需求时， 综 合能源网则从电网购电或从氢网购氢； 本发明优 点是： 优化了电 ‑氢‑储综合能源网的网损、 环境 成本和运行成本， 减少了电 ‑氢‑储综合能源网的 碳排放量， 促进了新能源消纳。 权利要求书5页 说明书13页 附图5页 CN 115423282 A 2022.12.02 CN 115423282 A 1.一种基于奖惩阶梯型碳交易的电 ‑氢‑储综合能源 网多目标优化调度模型， 其特征在 于： (1)综合能源网架构建立 电‑氢‑储综合能源网主要包括风电、 光伏机组、 储能电池、 氢能利用模块以及大电网， 其运行模式可分： (1)负荷低谷期富余电力转化为氢能， 为氢负荷供能或进入储 氢系统； (2) 储氢系统为氢负荷与电负荷同时供能； (3)负荷高峰期， 在风光 发电和氢燃料电池都无法满 足其用电需求时， 综合能源网则从电网购电或 从氢网购氢； (2)电‑氢‑储综合能源网多目标优化模型流 程 基于奖惩阶梯型碳交易的电 ‑氢‑储综合能源网多目标优化模型， 旨在通过对接入点选 址、 碳排放权的交易、 电 ‑氢能源系统间的协调优化和 动态权重对综合能源网运行成本和环 境成本的权衡， 优化 其网损、 环境成本及运行成本； (3)碳交易机制建立 采用无偿分配的方式进行初始碳排放额分配， 并采用基准线法确定系统 的无偿碳排放 配额， 电‑氢‑储综合能源网从上级电网购电产生的碳排放的初始碳排放配额来自燃煤发电 机组， 为了更进一步控制碳排放总量， 激发供能企业节能减排的积极性， 提出奖励系数γ概 念， 即当供能企业的碳排放总量低于免费分配的碳排放额度时， 政府给予一定的奖励补贴； 并基于此构建了奖惩 阶梯型碳交易成本计算模型， 规定若干排放区间， 当碳排放量小于免 费分配的碳排放额时， 碳交易成本为负， 表示供能企业可以在碳交易市场出售多余的碳排 放配额， 并且可以获得一定的技术补贴， 碳排放量越小的区间对应的碳交易价格越高； 当碳 排放量大于免费分配的碳排放额时， 碳交易成本为正， 表示供能企业需要在碳交易市场购 买碳排放权， 碳排放量越大的区间对应的碳交易价格越高， 在 对模型求解时， 将实际碳排放 量进行分段线性 化处理； 在碳交易成本计算模型中， 碳交易价格和碳交易量之间的关系， 规定了若干碳交易量 区间： 正区间表示供能企业碳排放权不足， 需要从碳交易市场购买； 负区间表 示供能企业有 剩余的碳 排放权， 可以出售获得收益； (4)动态权 重系数的采用 首先采用比例型动态权重系数， 比例函数具有单调性， 可以对输入变量的变化趋势进 行跟随， 使 得权重随着变量正相关变化， 根据这一时刻的状态x(j)， 与上一时刻的状态x(j ‑ 1)之和， 若当前参数大于上一时刻， 权重增大， 若当前参数小于上一时刻， 则权重减小， 其 公 式为： 在增长阶段， 比例函数增长趋势较为缓慢， 对参数的变化不够灵敏， 指数函数的变化速 度快， 且变化趋势相同， 可采用e的指数 型动态权 重系数， 其公式为： a2＝ey(j)  (2) 指数函数增长过于迅速， 直接输入参数容易产生指数爆炸， 需要对输入的参数数量调 整， 得到新的输入参数为y(j)﹐保证参数在增长或下降时权重的趋势不发生改变， 其公式 为： y(j)＝x(j) ‑x(j‑1)  (3)权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115423282 A 2幅度较缓时选择a2， 其更为灵敏， 变化幅度大， 容易使得权重长期处于取值范围内的边 界值， 难以反应权重的具体变化， 同时造成权重调整过量的情况， 对于a1和a2来讲， 可以根据 两者的优势将其结合， 来确定权重的选取， 通过总负荷曲线的变化， 当负荷曲线增长或降低 的幅度较大时， 选择a2， 可以快速改变权重， 缓解变化趋势； 当负荷曲线增长和降低的幅度 较缓时， 选择a1进行调整， 形成结合型动态权 重系数。 2.根据权利要求1所述的一种基于奖惩阶梯型碳交易的电 ‑氢‑储综合能源网多目标优 化调度模型， 其特 征在于： 碳 排放权配额计算式为： 式中： Ec为上级电网购电的碳排放权配额； χ为单位电量的碳排放权配额， 取0.728t/ (MW·h)； Pb,t为单位时段t综合能源网从上级电网购电的功率。 3.根据权利要求1所述的一种基于奖惩阶梯型碳交易的电 ‑氢‑储综合能源网多目标优 化调度模型， 其特 征在于： 实际碳 排放量计算式为： 式中： Eg为上级电网购电的实际碳排放量； a1、 b1、 c1为燃煤机组的能源转化设备的碳排 放计算系数。 4.根据权利要求1所述的一种基于奖惩阶梯型碳交易的电 ‑氢‑储综合能源网多目标优 化调度模型， 其特征在于： 为了减少电 ‑氢‑储综合能源网的碳排放量， 在碳交易价格中引入 奖励系数γ， 构建奖惩阶梯型碳交易成本模型， 其计算如下： Cco2＝Cc(Ec‑Eg)  (7) 式中： Cc为碳交易单价； c为基础单位碳价； β 为阶梯价格增长幅度； v为碳排放量区间长 度； Cco2为碳交易成本 。 5.根据权利要求1所述的一种基于奖惩阶梯型碳交易的电 ‑氢‑储综合能源网多目标优 化调度模型， 其特征在于， 目标函数 的建立： 当综合能源网的基础负荷较高， 风机和光伏出 力以及氢燃料电池供能较小时， 综合能源网需要从外网购电， 使 得环境成本增加， 此时应当 增大环境成本最小目标函数 的权重， 提高综合能源网的环保性， 在环境成本前 的实时权重 以综合能源网所需的实时购电量为参数x(t)， 建立动态权重优化模型， 对环境成本增加自 行调节权重λ， 将运行成本权重作为参照项， 其随着环境成本权重的变化而变化， 基于动态 权重的综合优化调度目标目标函数为：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115423282 A 3