开源代码分享(2)—综合能源系统零碳优化调度

参考文献：

Optimal dispatch of zero-carbon-emission micro Energy Internet integrated with non-supplementary fired compressed air energy storage system | SGEPRI Journals & Magazine | IEEE Xplore

1.引言

        全球能源危机和环境污染的双重压力促使能量利用行为的改革。开发可再生能源已成为解决能源和环境问题的全球共识。在过去几十年中，风能和太阳能等可再生能源的集中和分布式利用均得到了快速发展。然而，近年来，尤其是在中国东北和西北地区，大部分可用的风能和太阳能都受到了极大限制，这阻碍了可再生能源产业的稳定发展。

        通过综合利用包括电力、热、冷和天然气在内的多种能源载体，是减少风能和太阳能浪费的趋势。综合能源系统（IES）是一个能源系统，通过连接几个具有传输、转换和储存不同能源载体能力的能源中心（EH）来将多种能源载体纳入其中。通过IES和EH，不同的能源网络可以进行协同优化和管理，以提高风能和太阳能的利用率，并增加整个能源供应系统的调度灵活性。

        CHP设备是一种能够同时供热和发电（即联合发电）的EH。在此方面，CHP被用于协同优化供热网络和电力网络，以增加灵活性并减少风能和太阳能的浪费。不幸的是，CHP需要天然气备用才能发电，这打破了通过燃烧化石燃料引起的碳排放问题的初衷。压缩空气储能（CAES）是一种有前途的储能技术，也使用天然气燃烧产生电力，并引起类似于CHP的环境问题。通过将热能储存系统（TES）纳入CAES中，高级绝热压缩空气储能系统（AA-CAES）和非补气式压缩空气储能系统（NSF-CAES）能够在空气压缩过程中存储产生的热能，同时在发电过程中将其释放以使压缩空气加热[9,10]。因此，在这种高级CAES系统中不需要燃气燃烧。类似于CHP，NSF-CAES是一类能够同时实现冷却、供热和发电的EH。由于零碳排放的特性，NSF-CAES中心可用于构建零碳综合能源系统。在此基础上，本文通过将NSF-CAES作为清洁EH，并包含在电力分配网络（PDN）和集中供热网络（DHN）中，提出了零碳排放微型能源互联网（ZCE-MEI）体系结构。使用NSF-CAES作为清洁能源中心构建能源互联网的可行性已在[11]中进行了分析，本文重点放在了ZCE-MEI的调度上。

        现有的研究已经适用于对CAES进行建模[12-16]。分别在[12,13]中制定和实现了CAES系统和NSF-CAES系统以执行电网调度运行。在[14]中研究了风力发电与CAES在输电系统中的最优调度。同时，分别在[15,16]中考虑了风力发电和CAES，提出了低碳排放微电网架构和相应的热-风储存联合运行调度方法。[17]报告了CAES在功率市场中面临波动价格的最优运行策略。另一方面，[5-8,18,19]中已有多篇文献对电力和供热系统的联合运行进行了研究。[5]开发了最优运行策略来适应风能的变化。[6,7]分别探讨了联合热电和受输电限制的机组承诺，通过协同优化PDN和DHN这两个方面。[8]制定了两种联合分析方法来分析供热和电力网络的运行。[18]研究了集成电力和供热系统的最优功率流问题。此外，在[19]中还研究了针对分布式集中供热和制冷系统的能源资源协调调度问题。

        虽然一些现有文献专门探讨了CAES的运行和集成电力和供热系统的联合运行，但大多数文献都建立了基于简化效率的动力块模型来制定CAES，而没有对CAES的压力和温度动态进行建模。CAES是一种自然的EH，能够联合制冷、供热和发电。考虑CAES的压力行为和温度动态以增强调度灵活性是必要的。另一方面，随着可再生能源的高渗透率，PDN的电压管理比传统PDN更加困难和重要。因此，在PDN的最优运行中需要制定电压、无功功率和相应的无功补偿器以维持无功功率平衡和电压质量。此外，大多数现有的联合供热和电力系统使用CHP作为PDN和DHN之间的接口，这无疑与零碳排放的要求背道而驰。因此，我们打算为提出的ZCE-MEI综合NSF-CAES开发一个短期日前调度模型来减少风能的削减和节约系统运行成本。

2.代码运行结果

3.完整代码获取

综合能源系统零碳优化调度(matlab代码)