碳交易机制下考虑需求响应的综合能源系统优化运行的代码复现

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摘要：

一、区域综合能源系统（IEHS）的基本结构：

二、IEHS 优化运行模型：

 三、求解方法：

四、求解结果：

 五、参考文献：

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摘要：

综合能源系统是实现“双碳”目标的有效途径，为进一步挖掘其需求侧可调节潜力对碳减排的作用，提出了一种碳交易机制下考虑需求响应的综合能源系统优化运行模型。首先，根据负荷响应特性将需求响应分为价格型和替代型 2 类，分别建立了基于价格弹性矩阵的价格型需求响应模型，及考虑用能侧电能和热能相互转换的替代型需求响应模型; 其次，采用基准线法为系统无偿分配碳排放配额，并考虑燃气轮机和燃气锅炉的实际碳排放量，构建一种面向综合能源系统的碳交易机制; 最后，以购能成本、碳交易成本及运维成本之和最小为目标函数，建立综合能源系统低碳优化运行模型，并通过 4 类典型场景对所提模型的有效性进行了验证。通过对需求响应灵敏度、燃气轮机热分配比例和不同碳交易价格下系统的运行状态分析发现，合理分配价格型和替代型需求响应及燃气轮机产热比例有利于提高系统运行经济性，制定合理的碳交易价格可以实现系统经济性和低碳性协同。

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一、区域综合能源系统（IEHS）的基本结构：

        IEHS 能够实现电能、热能的互补协同，提高能源利用效率，满足用户多种能源梯级利用的同时保障持续可靠供能。本文构建了含需求响应的 IEHS 架构，如图 1 所示。在该系统中，电能和气能分别由上级电网、气网供 应，从上级气网购气用来供给热电 联产装置( combined heat and power，CHP) 和燃气锅炉( gasboiler，GB) ，剩余电能可出售给上级电网; 能量耦合设备有 CHP、热泵( heat pump，HP) 和 GB，能实现电热能 量 双 向 流 动; CHP 由 燃 气 轮 机 ( gas turbine，GT) 、余热锅炉( waste heat boiler，WHB) 和基于有机朗肯循环( organic Ｒankine cycle，OＲC) 的低温余热发电装置组成，运行方式为热电解耦，该运行方式能适应系统不同运行工况; HP 和 GB 消纳风电并承担部分热负荷。引入 DＲ 可以平抑负荷曲线波动，实现电热的交互耦合、削峰填谷并降低运行成本。

二、IEHS 优化运行模型：

目标函数：

 约束条件：

    碳交易机制下考虑 DＲ 的 IEHS 优化运行约束有: 风电出力约束、能量平衡约束、设备能量转换约束、储能设备约束和用户用电方式满意度约束。

    1) 风电出力约束。供能侧清洁能源主要考虑风电，由于风电出力不确定性、电网传输能力等因素，系统往往无法消纳全部风电，即风电实际出力小于预测出力。

    2) 能量平衡约束。本文构建的 IEHS 包括电能流、热能流和气能流，均需满足能量平衡约束。

    3) 用户用电方式满意度约束。用户对用电方式改变的感受会影响响应的积极性，因此考虑用户用电方式满意度约束:

 三、求解方法：

        本文所求问题为混合整数线性规划问题，首先分析价格型需求响应和替代型需求响应，得到需求响应后的负荷曲线; 然后，引入碳交易机制，并将碳交易机制下的碳交易成本作为目标函数的组成部分; 最后，在满足风电出力约束、能量平衡约束、设备能量转换约束、储能设备约束和用户用电方式满意度约束的条件下，基于 MATLAB 平台调用 CPLEX 求解器求解。

四、求解结果：

本文已基本复现文章代码，运行结果基本一致

 

 

 

 

 五、参考文献：

碳交易机制下考虑需求响应的综合能源系统优化运行