(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 202210820908.1 (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 太原理工大 学 地址 030024 山西省太原市迎泽西大街79 号 (72)发明人 孟润泉　魏斌　韩肖清　马跃　 秦文萍　贾燕冰　窦银科　李婷婷　 乔森　 (74)专利代理 机构 太原科卫专利事务所(普通 合伙) 1410 0 专利代理师 侯小幸 (51)Int.Cl. G06Q 30/02(2012.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01)G06Q 50/06(2012.01) H02J 3/00(2006.01) H02J 3/28(2006.01) H02J 3/38(2006.01) H02J 3/46(2006.01) (54)发明名称 计及阶梯碳交易机制的微电网两阶段鲁棒 优化低碳经济调度方法 (57)摘要 本发明公开了一种计及阶梯碳交易机制的 微电网两阶段鲁棒优化低碳经济调度方法， 涉及 一种微电网的优化调度方法。 具体为： 将阶梯式 碳交易机制引入微电网的运行过程中， 通过微电 网参与碳交易市场已减小微电网的碳排放量； 第 一阶段优化满足最恶劣场景下的电储能和功率 交互变量的运行状态， 第二阶段优化各设备机组 的出力变量并求解微电网运行过程中可能遭遇 的最恶劣场景。 该调度模型采用盒式不确定集描 述可再生能源 出力的不确定性， 该模 型求解得到 的调度结果可以满足任何场景下的运行约束， 能 够保证微电网系统实现低碳经济运行， 有效地解 决了微电网系统运行过程中的源侧不确定性和 碳排放问题， 更有利于社会的可持续发展。 权利要求书6页 说明书17页 附图6页 CN 115375344 A 2022.11.22 CN 115375344 A 1.一种计及阶梯碳交易机制的微电网两阶段鲁棒优化低碳经济调度方法， 其特征在 于： 包括如下步骤： 步骤一、 对微电网系统内各设备进行建模： 分析微电网系统内部各个设备的运行特征 与运行约束， 建立关于微电网内部各设备的调度成本模型以及运行约束模型； 步骤二、 建立阶梯碳交易机制的数学模型： 以碳交易基价、 碳交易区间长度以及价格增 长率为已知数据建立阶梯碳交易机制的数 学模型； 步骤三、 针对不确定变量制定不确定集： 以光伏和风电机组的预测发电功率、 光伏机组 及风电机组出力的最大 预测偏差作为已知条件， 建立 不确定集 合U； 步骤四、 构建计及阶梯碳交易的微电网两阶段鲁棒优化低碳经济调度模型： 以包含系 统运行维护成本、 购能成本、 燃料成本及碳交易成本的微电网运行总成本的最小值作为低 碳经济调度计划目标函数， 以满足系统安全稳定运行的约束 条件为经济调 度计划目标函数 约束条件进行限制， 分别将二进制的开关变量、 连续型变量以及不确定变量作为第一阶段 和第二阶段的优化变量， 构建计及碳交易的微电网两阶段鲁棒优化模型； 步骤五、 对构建计及阶梯碳交易的微电网两阶段鲁棒优化低碳经济调度模型进行求 解， 得到可控电源、 储能单 元、 微电网功率交 互的日前调度结果。 2.根据权利要求1所述的一种计及阶梯碳交易机制的微电网两阶段鲁棒优化低碳经济 调度方法， 其特征在于： 步骤一中， 所述微电网包括风电机组、 光伏机组、 燃料电池组、 微型 燃气轮机、 电储能设备、 大电网以及用电负荷， 过程具体如下： 1)系统中的微型燃气轮机以及燃料电池组属于可调控设备， 各个设备满足式(1)表示 的出力限制以及式(2)表示的爬坡约束： Pimin≤Pi(t)≤Pimax              (1) 式中Pi(t)表示第i种 设备在t时刻的输出功率； Pimax与Pimin分别表示第i种可控设备的 最大和最小输出功率； ‑Rimax与Rimax分别表示第i种设备的爬坡上 下限常数； 2)电储能设备在调度 过程中应满足最大最小充放电功率限制、 容量约束限制以及与电 储能寿命相关的充放能平衡约束； Uch(t)+Udis(t)≤1                 (3) Es(1)＝Es(T)                   (7) 式中Uch(t)与Udis(t)分别表示储能设备t时刻的充电/放电状态， 非0即1； Pch(t)与Pdis (t)分别表示储能设备在t时刻的充电/放电功率； 与 分别表示储能设备的最大充 电/放电功率； Es(t)和Es(t‑1)分别为电储设备t时刻和t ‑1时刻的储电量； η表示储能设备的 充放电系数； T为调度周期， 取24小时； 和Emax分别表示储能设备在调度过程中所允许的权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 115375344 A 2最小与最大储能量； Es(1)为储能初始调度容 量； 3)当系统内部电源无法满足用能需求时， 系统从外部网络进行购电以满足功率平衡约 束； 反之， 当系统内部出现供能过剩时， 系统可向外部网络进行售能以获得收益； 在购售电 过程中， 系统应满足式(9)至式(1 1)所示的约束； Ubuy(t)+Usell(t)≤1                (9) 式中Ubuy(t)与Usell(t)分别为表示系统t时刻的购电/售电状态； Pbuy(t)与Psell(t)分别 表示系统在t时刻的购电/售电功率； 与 分别表示微网系统与大电网进行功率互换 时的最大购电/售电功率。 3.根据权利要求1所述的一种计及阶梯碳交易机制的微电网两阶段鲁棒优化低碳经济 调度方法， 其特征在于： 步骤二中， 对阶梯碳交易机制建立数学模型， 将单位机组的实际碳 排放强度、 单位机组的无偿碳配额、 碳交易基价、 价格增长率、 碳排放量的区间长度作为已 知数据代入式， 即构建得到阶梯式碳交易机制的数 学模型， 具体如下： 1)氢燃料电池的使用不产生碳排放， 因此微电网系统 的碳配额只考虑燃气轮机的使用 以及外购电能， 假设购买的电能全部来自于火力发电， 系统的碳配额表述 为： 式中Dc为微型燃气轮机发电以及微电网购电所获得的总碳配额量； σe和σg分别为火力 发电单位电量的排放配额与微型燃气轮机单位电量的排放配额； Pg(t)表示微型燃气轮机t 时刻的输出功率； 2)系统的实际碳 排放量由购电和燃气轮机 两部分产生， 表述 为式(13)： Ec为系统发电所产生的总碳排放量； γe为火力发电的碳排放强度； γg为微型燃气轮机 产生单位电量的碳 排放强度； 3)将系统运行所产生的碳排放量减去系统所分配的碳排放配额， 即可得到系统实际参 与到碳交易市场的碳 排放权交易 额， 阶梯式碳交易成本如式(14)所示： 权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 115375344 A 3