(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 202210927012.3 (22)申请日 2022.08.03 (71)申请人 国网上海市电力公司 地址 200122 上海市浦东 新区自由贸易试 验区源深路1 122号 申请人 上海电力大 学 (72)发明人 徐韵　徐耀杰　孙宁　张雯　 张国梁　杨嘉禹　何诚硕　高健　 孙改平　杨秀　张浩　李承泽　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 廖程 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01)G06Q 30/02(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种基于碳减排的虚拟电厂低碳运行调度 方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于碳减排的虚拟电厂低 碳运行调度方法， 包括： 构建接入P2G技术的VPP 运行架构； 以机组运行成本、 外购能源成本、 碳交 易成本、 需求响应补偿成本、 新能源机组出力成 本以及P2G的CO2原料购买成本最小作为目标， 建 立适用于VPP的低碳经济调度模型； 将低碳经济 调度模型转化为混合整数线性模型、 并进行求 解， 得到对应的调度策略； 根据调度策略， 相应控 制VPP的运行工作状态。 与现有技术相比， 本发明 将P2G技术引入VPP运行架构， 通过约束 碳排放水 平、 优化运行总成本， 能够有效提升虚拟电厂的 整体用能效率和运行效率。 权利要求书3页 说明书10页 附图6页 CN 115496259 A 2022.12.20 CN 115496259 A 1.一种基于碳减排的虚拟电厂低碳 运行调度方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 构建接入P2G技 术的VPP运行架构； S2、 以机组运行成本、 外购能源成本、 碳交易成本、 需求响应补偿成本、 新能源机组出力 成本以及P2G的CO2原料购买成本最小作为目标， 建立 适用于VP P的低碳经济调度模型； S3、 将低碳经济调度模型转化为混合整数线性模型、 并进行求解， 得到对应的调度策 略； S4、 根据调度策略， 相应控制VP P的运行工作状态。 2.根据权利要求1所述的一种基于碳减排的虚拟电厂低 碳运行调度方法， 其特征在于， 所述步骤S1中VPP运行架构包括WT机组、 PV机组、 GT机组、 ES设备、 可控负荷、 P2G设备以及能 量管理中心， 所述P2G设备连接有GST， 所述GST 连接至GT机组， 所述WT机组、 PV机组和GT机组 分别与ES设备 连接， 所述 WT机组和PV机组分别连接 至P2G设备。 3.根据权利要求2所述的一种基于碳减排的虚拟电厂低 碳运行调度方法， 其特征在于， 所述能量管理中心用于运行调度策 略， 以控制P2G设备和ES设备在分时电价的引导下进行 “低储高发/用 ”， 即在电价低谷时进 行电能转换或存储， 在电价高峰时放出电能和天然气从 而赚取差价； 在引入了P2G设备之后， VPP内GT机组发电产生的CO2可以直接参与 “电转气”过程， 且生 成的天然气可以在GST内进行存储， 通过将GST中的天然气与外部天然气网的价格进行对 比， 选择将天然气出售或直接供 给VPP内GT机组发电供能； 此外， 为避免因为产生大量碳排放造成的高额碳交易成本， 能量管理中心从碳市场继 续购买碳原料， 以维持P2G过程、 合 成低价的天然气， 由此在维持内部 GT机组运作的同时， 能 够提升自身经济收益。 4.根据权利要求2所述的一种基于碳减排的虚拟电厂低 碳运行调度方法， 其特征在于， 所述步骤S2中低碳经济调度模型的目标函数 具体为： 其中， Pb,t、 gb,t分别为VPP在t时刻的外购电量以及外购电价格， CGT， t为GT机组在 t时刻的 发电成本， 包含机组燃 料成本和启停成本两部分， Cp2g,t、 CES,t、 CGST,t、 CDR,t分别为P2G设备、 ES 设备、 GST、 可控负荷 在t时刻的运行成本， CDG， t为新能源发电成本， Ctotal为碳交易成本 。 5.根据权利要求4所述的一种基于碳减排的虚拟电厂低 碳运行调度方法， 其特征在于， 所述GT机组在t时刻的发电成本具体为： 其中， agt、 bgt和cgt分别为GT燃料成本的二次项、 一次项和常数项发电成本系数， 为布尔变量， 分别表示VPP中的GT在t时段是否启动、 停机， 启动则 置1， 否则置0， 同理， 停 机则 置1， 否则置 0， 和 分别为GT的启动和停止成本； 所述P2G设备在t时刻的运行成本具体为CO2原料成本： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115496259 A 2其中， gco2为购买CO2原料的成本价格； 所述ES设备在t时刻的运行成本具体为： CES,t＝ λes(Ptcha+Ptdis) 其中， λes为ES运行维护成本的单价， 和 分别为VPP中ES 设备在t时段的充电功率 和放电功率； 所述GST在t时刻的运行成本具体为： 其中， λgst为GST运行维护成本的单价， 为t时刻P2G过程输入进GST的天然气量； 和 分别为t时刻GST供 给GT的天然气量以及出售给天然气网的气量。 6.根据权利要求4所述的一种基于碳减排的虚拟电厂低 碳运行调度方法， 其特征在于， 所述可控负荷 在t时刻的运行成本即为需求响应补偿成本， 具体为： 其中， 和 分别为可控负荷在t时段下调和上调补偿费用， 和 分别为VPP在t 时段对可中控负荷的调用量， 为可控负荷的调用状态， 其值为0表示t时段不调用， 其 值为1表示在t时段被调用； 所述新能源发电成本具体为： CDG,t＝ λWTPtWT+λPVPtPV 其中， λWT和 λPV分别为风机和光伏单位功率 成本， 和 分别为VPP在t时刻使用的风 电功率和光伏 功率； 所述碳交易成本具体为： Ctotal＝ μ(EA‑EF) 其中， μ为碳排放市场基准价格， EA、 EF分别为VPP实际的碳排放量、 监管机构为VPP制 定 的碳排放权额度。 7.根据权利要求2所述的一种基于碳减排的虚拟电厂低 碳运行调度方法， 其特征在于， 所述步骤S2中低碳经济调度模 型的约束条件包括VPP内部功率平衡约束、 VPP与外部网络交 互约束、 P2G运行约束以及VP P内部各单元约束。 8.根据权利要求7所述的一种基于碳减排的虚拟电厂低 碳运行调度方法， 其特征在于， 所述VPP内部功率平衡约束具体为： PWT,t+PPV,t+Pb,t+Pgt,t+Ptdis+PtIL＝Pp2g,t+Ptcha+Ptload 其中， PWT,t和PPV,t分别为VPP内风电和光伏机组在t时刻的预测出力值， 为时刻t的 负荷需求； 所述VPP与外部网络交 互约束具体为： 其中， 和 分别为在单位时段内VPP运营商能够向外部电网购电量的最小值和最权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115496259 A 3