本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)，具體涉及一種基于動態(tài)電力碳排放因子的電碳綜合需求響應方法和系統(tǒng)。

背景技術：

1、建筑作為電力消費的重要組成部分，其低碳轉型對于電網的調節(jié)具有重大影響。隨著建筑能效的提升以及可再生能源的廣泛應用，建筑不僅能夠減少對傳統(tǒng)電網的依賴，還可以通過集成的儲能系統(tǒng)或需求側管理措施，為電網提供輔助服務，如峰谷負荷調節(jié)、頻率調節(jié)等，這些服務有助于電網更好地應對可再生能源的間歇性和不確定性，增強電網的靈活性與穩(wěn)定性。

2、需求響應機制作為一種有效的手段，在智能電網中發(fā)揮著至關重要的作用。它通過經濟激勵或其他方式促使電力用戶根據電網的實時供需狀況主動調整自己的用電模式，從而幫助實現電網的供需平衡。這種機制不僅促進了電力資源的有效配置，還推動了電力系統(tǒng)的經濟性和環(huán)境友好型發(fā)展。

3、然而，現有的需求響應機制大多側重于通過電價信號來引導用戶調整用電行為，而忽視了從電力碳排放角度出發(fā)對用戶行為進行引導的重要性。特別是在中國，目前廣泛使用的“平均電力碳排放因子”無法準確反映用戶在不同時間段內用電行為造成的碳排放差異。這導致用戶缺乏足夠的動力去通過改變自身的用電習慣來實現減排目標，進而影響了整個電力系統(tǒng)的低碳化進程。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于動態(tài)電力碳排放因子的電碳綜合需求響應方法和系統(tǒng)，能夠有效降低負荷峰谷差，實現用戶側的用電低碳化，還能夠顯著提高電力系統(tǒng)的經濟性和環(huán)保性能，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為實現上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種基于動態(tài)電力碳排放因子的電碳綜合需求響應方法，包括以下步驟：

3、收集用戶側用電負荷、分時電價、碳稅、風力發(fā)電量和光伏發(fā)電量數據信息；構建發(fā)電側機組調度成本模型，以最小發(fā)電成本為目標，確定發(fā)電側機組的最優(yōu)出力；根據發(fā)電側機組出力和發(fā)電來源的碳排放信息，計算得到動態(tài)電力碳排放因子；結合電價和碳稅，建立以負荷調節(jié)成本最低為目標的用戶側電碳綜合需求響應模型；根據所述用戶側電碳綜合需求響應模型，提出電力系統(tǒng)最優(yōu)調度策略，通過不同時間段電能和碳稅的費用引導用戶改變用電行為。

4、優(yōu)選的，所述構建發(fā)電側機組調度成本模型，目標函數為發(fā)電成本，模型建立如下：

5、；

6、；

7、；

8、；

9、；

10、；

11、式中，為調度周期內的發(fā)電側總成本；為調度周期內的火電機組燃煤成本；、、為火電機組i的耗量特性參數；為t時段本區(qū)域火電機組的上網功率；t為調度周期時段總數；為調度周期內的風電運行成本；為調度周期內的光伏發(fā)電運行成本；為風力發(fā)電單位運行成本；為光伏發(fā)電單位運行成本；和分別為調度周期內的棄風成本和棄光成本；和分別為單位棄風懲罰成本和單位棄光懲罰成本；、分別為t時段風力發(fā)電和光伏發(fā)電上限。

12、優(yōu)選的，所述構建發(fā)電側機組調度成本模型包括功率平衡約束、火力機組出力及爬坡約束、可再生能源發(fā)電出力約束和聯絡線約束。

13、優(yōu)選的，所述功率平衡約束、火力機組出力及爬坡約束、可再生能源發(fā)電出力約束和聯絡線約束分別為：

14、功率平衡約束的計算公式為：

15、；

16、火力機組出力及爬坡約束的計算公式為：

17、；

18、可再生能源發(fā)電出力約束的計算公式為：；

19、聯絡線約束的計算公式為：；

20、式中，為t時段用電負荷功率；為t時段本區(qū)域風電機組的上網功率；為t時段本區(qū)域光伏機組的上網功率；和分別為t時段區(qū)域j和國家k向本區(qū)域凈輸送電能功率；為電能傳輸損耗率；、分別為火電機組i的出力上、下限；、分別為火電機組i的爬坡功率上、下限；為單位調度時段時長；為t時段聯絡線傳輸功率；和分別為聯絡線傳輸功率上、下限。

21、優(yōu)選的，所述動態(tài)電力碳排放因子的計算公式為：

22、；

23、式中，e(t)為t時段建筑區(qū)域動態(tài)電碳排放因子；n為火電機組數量；為火電機組i的碳排放強度；區(qū)域j在t時段向本區(qū)域輸送電能對應的碳排放強度；為國家k在t時段向本區(qū)域輸送電能對應的碳排放強度。

24、優(yōu)選的，所述建立以負荷調節(jié)成本最低為目標的用戶側電碳綜合需求響應模型的計算公式如下：

25、；

26、式中，為負荷調整后費用增加量,包括用戶電費增加量和電力碳稅增加量；為t時段負荷增加量;為t時段負荷減少量；為t時段電價；為用電碳稅稅率；為電能傳輸損耗率。

27、優(yōu)選的，述用戶側電碳綜合需求響應模型還包括負荷增、減量的上下限約束、負荷不能同時增減約束和負荷增減平衡約束；

28、負荷增、減量的上下限約束的計算公式為：；

29、負荷不能同時增減約束的計算公式為：；

30、負荷增減平衡約束的計算公式為：；

31、式中，為t時段負荷增加量上限；為t時段負荷減少量上限；和為0-1的變量，當t時段有負荷增加量時,取1,t時段有負荷減少量時取1。

32、優(yōu)選的，所述電力系統(tǒng)最優(yōu)調度策略基于用戶側用電負荷調整，計算調度周期成本和用戶側碳減排量；

33、調度周期成本的計算公式為：；

34、用戶側碳減排量的計算公式為：；

35、式中，為用戶側單日碳減排量。

36、另一方面，本發(fā)明提出一種基于動態(tài)電力碳排放因子的電碳綜合需求響應系統(tǒng)，包括：

37、數據采集模塊，用于收集用戶側用電負荷、分時電價、碳稅、風力發(fā)電量和光伏發(fā)電量數據信息；

38、發(fā)電出力模塊，用于構建發(fā)電側機組調度成本模型，確定發(fā)電側機組的最優(yōu)出力；

39、電碳因子模塊，用于計算動態(tài)電力碳排放因子；

40、需求響應模塊，用于建立用戶側電碳綜合需求響應模型；

41、調度策略模塊，用于提出電力系統(tǒng)最優(yōu)調度策略。

42、優(yōu)選的，所述調度策略模塊根據用戶側電碳綜合需求響應模型的求解結果，計算得到調度周期成本和用戶側碳減排量，并據此提出最優(yōu)調度策略。

43、本發(fā)明的技術效果和優(yōu)點：本發(fā)明提出的一種基于動態(tài)電力碳排放因子的電碳綜合需求響應方法和系統(tǒng)，與現有技術相比，具有以下優(yōu)點：

44、本發(fā)明通過收集用戶側的用電負荷、分時電價、碳稅以及風力和光伏發(fā)電量等數據，構建了發(fā)電側機組調度成本模型，以此確定發(fā)電側的最優(yōu)出力，并據此計算出動態(tài)電力碳排放因子。隨后，結合電價和碳稅，建立了以負荷調節(jié)成本最低為目標的用戶側電碳綜合需求響應模型。最終，提出電力系統(tǒng)最優(yōu)調度策略，通過不同時間段電能和碳稅的費用引導用戶改變用電行為。這種方法不僅能夠有效降低負荷峰谷差，實現用戶側的用電低碳化，還能夠顯著提高電力系統(tǒng)的經濟性和環(huán)保性能。

技術特征：

1.一種基于動態(tài)電力碳排放因子的電碳綜合需求響應方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種基于動態(tài)電力碳排放因子的電碳綜合需求響應方法，其特征在于，所述構建發(fā)電側機組調度成本模型，目標函數為發(fā)電成本，模型建立如下：

3.根據權利要求1所述的一種基于動態(tài)電力碳排放因子的電碳綜合需求響應方法，其特征在于，所述構建發(fā)電側機組調度成本模型包括功率平衡約束、火力機組出力及爬坡約束、可再生能源發(fā)電出力約束和聯絡線約束。

4.根據權利要求3所述的一種基于動態(tài)電力碳排放因子的電碳綜合需求響應方法，其特征在于，所述功率平衡約束、火力機組出力及爬坡約束、可再生能源發(fā)電出力約束和聯絡線約束分別為：

5.根據權利要求1所述的一種基于動態(tài)電力碳排放因子的電碳綜合需求響應方法，其特征在于，所述動態(tài)電力碳排放因子的計算公式為：

6.根據權利要求1所述的一種基于動態(tài)電力碳排放因子的電碳綜合需求響應方法，其特征在于，所述建立以負荷調節(jié)成本最低為目標的用戶側電碳綜合需求響應模型的計算公式如下：

7.根據權利要求6所述的一種基于動態(tài)電力碳排放因子的電碳綜合需求響應方法，其特征在于，述用戶側電碳綜合需求響應模型還包括負荷增、減量的上下限約束、負荷不能同時增減約束和負荷增減平衡約束；

8.根據權利要求7所述的一種基于動態(tài)電力碳排放因子的電碳綜合需求響應方法，其特征在于，所述電力系統(tǒng)最優(yōu)調度策略基于用戶側用電負荷調整，計算調度周期成本和用戶側碳減排量；

9.一種根據權利要求1-8任意一項所述的電碳綜合需求響應方法的電碳綜合需求響應系統(tǒng)，其特征在于，包括：

10.根據權利要求1所述的電碳綜合需求響應系統(tǒng)，其特征在于，所述調度策略模塊根據用戶側電碳綜合需求響應模型的求解結果，計算得到調度周期成本和用戶側碳減排量，并據此提出最優(yōu)調度策略。

技術總結
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術領域，具體涉及一種基于動態(tài)電力碳排放因子的電碳綜合需求響應方法和系統(tǒng)，通過收集用戶側的用電負荷、分時電價、碳稅以及風力和光伏發(fā)電量等數據，構建了發(fā)電側機組調度成本模型，以此確定發(fā)電側的最優(yōu)出力，并據此計算出動態(tài)電力碳排放因子。隨后，結合電價和碳稅，建立了以負荷調節(jié)成本最低為目標的用戶側電碳綜合需求響應模型。最終，提出電力系統(tǒng)最優(yōu)調度策略，通過不同時間段電能和碳稅的費用引導用戶改變用電行為。這種方法不僅能夠有效降低負荷峰谷差，實現用戶側的用電低碳化，還能夠顯著提高電力系統(tǒng)的經濟性和環(huán)保性能。

技術研發(fā)人員：陳闖,李鑫,羅天成,顏永民
受保護的技術使用者：深圳中建院建筑科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/24