程序名称:考虑阶梯式碳交易机制与电制氢的综合能源系统热电优化

实现平台:matlab-yalmip-cplex/gurobi

简介:“双碳”背景下,为提高能源利用率,优化设备的运行灵活性,进一步降低综合能源系统(IES)的碳排放 水平,提出一种IES低碳经济运行策略。首先考虑IES参与到碳交易市场,引入阶梯式碳交易机制引导IES控 制碳排放;接着细化电转气(P2G)的两阶段运行过程,引入电解槽、甲烷反应器、氢燃料电池(HFC)替换传统 的P2G,研究氢能的多方面效益;最后提出热电比可调的热电联产、HFC运行策略,进一步提高IES的低碳性 与经济性。基于此,构建以购能成本、碳排放成本、弃风成本最小的低碳经济运行目标,将原问题转化为混合 整数线性问题,运用CPLEX商业求解器进行求解,通过设置多个运行情景,对比验证了所提策略的有效性。

参考代码

考虑阶梯式碳交易机制与电制氢的综合能源系统热电优化Matlab程序

通过上述分析可知,多数文献建立的碳排放模 型过于简单,未充分考虑碳交易市场的作用;在运用 P2G 促进风电消纳时,鲜有考虑 P2G 两阶段运行过 程具备的效益;在含 CHP优化运行时较少考虑可调 热电比所具备的潜在优势 。 同时 ,鲜有文献综合考 虑阶梯式碳交易机制 、细化 P 2G 两阶段运行以及热 电比可调的 CHP 装置三者协同运行对 IES 调度的影 响。未来能源系统将迎来多种转型与变革,尤其是 各种低碳与清洁技术的应用,各种转型与变革并非 孤立存在,而是相辅相成,协同发展 。因此有必要深 入研究上述三者协同运行对 IES 优化调度的影响 。

为此,在上述研究基础上,本文综合考虑阶梯式碳交易机制、细化 P2G 两阶段运行过程以及热电比 可调的 CHP 、氢燃料电池 HFC ( Hydrogen Fuel Cell) 运行策略对 IES 优化调度的影响,构建了以购能成 本、碳排放成本、弃风成本最小的低碳经济运行目 标,并将原问题转化为混合整数线性问题,运用 CPLEX 商业求解器进行求解,并通过对比分析不同 情景的调度结果,验证了所提策略的有效性。

参考代码

考虑阶梯式碳交易机制与电制氢的综合能源系统热电优化Matlab程序

具体细节可参考电力自动化设备论文《考虑阶梯式碳交易机制与电制氢的综合能源系统热电优化》

代码创新点:注释十分详细,精品代码!!!

部分代码与结果展示

% 情景 1 为阶梯式碳交易机制下,
% 优化目标不考虑碳交易成本,仅考虑购能成本、弃风成本的传统经济调度情景


clc
clear all;
close all;

%% 决策变量初始化

%% 热电联产CHP(Combined Heat and Power)
P_CHP_e=sdpvar(1,24); %CHP的输出电功率
P_CHP_h=sdpvar(1,24); %CHP的输出热功率
P_g_CHP=sdpvar(1,24); %CHP消耗天然气功率

%% 电解槽 EL(ELectrolyzer)将电能转化为氢能
P_e_EL=sdpvar(1,24);  %EL设备的耗电量
P_EL_H=sdpvar(1,24);  %EL电解槽的产氢功率



%% 甲烷反应器 MR(Methane Reactor),氢经由MR进一步转化为CH4
P_H_MR=sdpvar(1,24);  %输入MR设备的氢能功率
P_MR_g=sdpvar(1,24);  %MR设备输出的天然气功率

%% 氢燃料电池 HFC(Hydrogen Fuel Cell) 输出热功率和电功率
P_H_HFC=sdpvar(1,24); %输入HFC设备的氢能功率
P_HFC_e=sdpvar(1,24); %HFC设备输出的电功率 
P_HFC_h=sdpvar(1,24); %HFC设备输出的热功率

 

 

 

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