一种基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度方法及系统与流程

1.本发明涉及电数字数据处理技术领域，更具体地，涉及一种配电网调度方法及系统。


背景技术：

2.为应对全球气候变化及能源危机，实现低碳化转型已成为当今世界电力工业发展的主旋律。在当前的低碳背景下，电力调度必须考虑碳排放约束，力求做到碳电协同规划；另一方面，在新型电力系统中，源荷双侧高度互动，供需平衡面临挑战，电源侧由于大量分布式新能源的接入，波动性增加，不确定性因素增加，从而影响如综合能源园区(pies)之类的综合能源系统的减碳调度能力。与综合能源系统相关的配电网运行系统具备减排潜力，在电力调度运行中如何实现低碳调度的技术问题，是需亟待解决的。
3.如中国专利文献cn108197763b的一种面向低碳电力系统的鲁棒经济调度确定方法及系统，获取碳捕捉机组ccps的运行数据；根据所述运行数据建立鲁棒经济调度模型；根据所述鲁棒经济调度模型确定pareto最优解集；利用纳什nash协商准则在所述pareto最优解集中确定调度策略；根据所述调度策略，利用黄金分割法确定鲁棒经济调度。
4.但是，由于该技术方案鲁棒经济调度，未考虑其他新能源的出力优化，该技术方案不适于综合系统的综合出力调度场景，无法解决通过运行系统的精细化调度来提高鲁棒性和稳定性，以实现减碳，并提升能源利用效率的问题。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是优化解决在配电网运行系统的低碳调度问题，特别是应用于综合能源园区的综合能源运行系统，本发明的目的旨在提供一种可应用于综合能源的配电网调度场景，通过碳排放流的优化和配电网的鲁棒优化运行，提高运行系统鲁棒性，精细化调度，保证运行稳定性，以实现减碳的同时，提高能源利用效率的效果。
6.本发明采用的技术方案是：一种基于碳排放流的主动配电网鲁棒调控方法，所述方法包括以下步骤：
7.步骤s1：建立配电网的碳排放流模型，根据已知潮流，获得碳排放流数据。
8.步骤s2：建立主动配电网鲁棒优化运行模型，以运行系统的最优投建容量、典型日出力计划作为优化变量，以能量枢纽节点的电负荷需求为边界条件，以年投资成本、年运行成本、弃风弃光成本、碳交易成本之和为目标函数。
9.步骤s3：根据碳排放流模型，采用节点碳税的方式，获得能量枢纽的含有售电价的运行数据，建立能量枢纽鲁棒优化运行模型，以获得的售电价为边界条件，以运行系统最优投建容量、典型日出力计划为优化变量，以年投资成本、年运行成本之和最小为目标函数。
10.步骤s4：针对主动配电网鲁棒优化运行模型和能量枢纽鲁棒优化运行模型，采用交替迭代求解，以当次求解结果和上次求解结果的差异小于给定的容忍度为收敛判定，得到均衡解，对主动配电网进行调度运行。
11.所述的运行系统，是指含有储能设备的配电网运行系统。
12.所述节点碳税方式，以财政部制定的碳税税率形式和计税依据开征征收的方式，一般采用定额税率形式。
13.本方案通过引入碳排放流模型；其次通过建立主动配电网鲁棒优化运行模型，再次通过建立能量枢纽鲁棒优化运行模型；然后通过交替迭代求解得到鲁棒优化收敛，从而得到最优调度方案，并以此方案对配电网系统进行调度运行，解决含储能设备的风光水储综合系统的精细化出力调度场景以实现减碳的同时，保持系统鲁棒性、稳定性，提升综合能源利用效率的问题。
14.在本方案中，进一步地，步骤s1中的建立配电网的碳排放流模型，具体步骤包括：
15.步骤t1：设置碳排放流模型的碳流率、碳排密度；
16.步骤t2：设置针对含有储能设备的配电网的储能荷碳率；
17.步骤t3：在已知潮流基础上建立碳排放流模型并计算碳排放量。
18.更进一步地，步骤s1中所述配电网的碳排放流模型，为：
19.碳流率为单位时间通过网络节点或支路的能量流所对应的碳排放量，为：
[0020][0021]
式中，r为碳流率，f为碳排放量，t为时间。
[0022]
节点n的碳排密度等于每一条流出节点n的支路的碳排放强度，为：
[0023][0024]
式中，为碳排密度，为流出节点n的线路集合，为节点碳排放密度。
[0025]
在充电过程中，t时刻储能充电时的碳排放量为：
[0026]ccha,t
＝p
cha,t
ρ
cha,t
δt
[0027]
式中p
cha,t
为t时刻储能的充电功率；ρ
cha,t
为t时刻充电支路上的碳排密度；δt为调度时间间隔。
[0028]
在放电的过程中，储能放电时的碳排放量为：
[0029]cdis,t
＝p
dis,t
ρ
out,t
δt＝p
dis,t
/ηdρ
es,t-1
δt
[0030]
式中p
dis,t
为t时刻储能外端口的放电功率；ρ
out,t
为t时刻储能放电外端口的碳排密度；p
dis,t
/ηd为储能内部需要放出的电功率；ρ
es,t-1
为t-1时刻储能的荷碳率。
[0031]
包含储能设备t时刻储能荷碳率的配电网的碳排放流模型为：
[0032][0033]
式中ρ
es,t
为t时刻储能的荷碳率；soc
t-1
为t-1时刻储能的荷电量；e
es
表示储能量。
[0034]
在本方案中，进一步地，步骤s2中所述主动配电网鲁棒优化运行模型，为：
[0035][0036]
式中，c
es
、c
pv
、c
wp
分别为储能、光伏和风电单位容量投资成本；β
es
、β
pv
、β
wp
分别为储能、光伏和风机投资系数；ω
es
、ω
pv
、ω
wp
分别为预先制定的投资储能、光伏和风机的备选节点；e
es,n
、e
pv,n
、e
wp,n
分别为在节点n投建的储能、光伏和风电的容量；分别为场景k下的运行成本、弃风弃光成本以及碳交易成本；pk为每个离散场景的概率值；ns为场景数量；ξ为可行域，满足1-范数和∞-范数约束。
[0037]
更进一步地，所述场景k下的运行成本，为：
[0038][0039]
式中，为场景k下t时刻主动配电网提供的功率；a、b、c分别为火电机组发电的成本系数；δ
cut
为单位切负荷惩罚成本；为场景k下t时刻的切负荷功率。
[0040]
所述场景k下的弃风弃光成本，为：
[0041][0042]
式中，δ
ab
为单位弃风弃光惩罚成本；和分别为场景k下t时刻的弃光弃风功率。
[0043]
所述场景k下的碳交易成本，为：
[0044][0045]
式中，δ
cr
为碳交易价格；εg和qg分别为火电机组单位发电量的碳排放量和碳配额。
[0046]
在本方案中，进一步地，步骤s3中所述能量枢纽鲁棒优化运行模型，为：
[0047][0048]
式中，β、c和e分别为投资系数、单位容量投资成本和投资容量，下标chp、eb和gb分别表示热电联产系统、电锅炉和燃气锅炉；为能量枢纽的运行成本。
[0049]
在本方案中，进一步地，步骤s4中所述交替迭代求解步骤，具体步骤为：
[0050]
首先设定主动配电网售电价初值，传递给能量枢纽鲁棒优化运行模型，计算得到热电联产系统、电锅炉和燃气锅炉的最优投建容量以及典型日的最优运行出力计划；
[0051]
将优化得到的电负荷需求量传递给主动配电网鲁棒优化运行模型，计算得到配电网最优运行方案以及调度计划，通过潮流计算得到碳排放流数据，得到能量枢纽节点的碳排放流数据，更新售电价格，传递给能量枢纽鲁棒优化运行模型；
[0052]
记录每一次交替的最优调度方案，判定与上一次的差异小于给定的容忍度，则输出为最终的最优调度方案。
[0053]
本发明还提供另一个方案：一种基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度系统，包括：
[0054]
碳排放流模型，用于根据调度周期内碳排放守恒，在已知潮流的基础上，确定碳提
成放流；
[0055]
主动配电网鲁棒优化运行模型，用于根据运行数据，对主动配电网进行鲁棒优化，得到运行系统的最优化出力方案；
[0056]
能量枢纽鲁棒优化运行模型，用于根据售电价，对能量枢纽进行鲁棒优化，得到运行系统的最优化出力方案。
[0057]
本方案通过构建碳排放流模型、主动配电网鲁棒优化运行模型和能量枢纽鲁棒优化运行模型的基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度系统，从而解决配电网运行系统的鲁棒优化问题，实现含储能设备的风光水储综合系统的精细化出力调度并实现减碳的问题。
[0058]
综上所述，相对现有技术，本发明建立配电网中碳排放流模型；其次建立一种双层鲁棒优化运行模型，上层是主动配电网的鲁棒优化运行模型，考虑新能源出力不确定性采用两阶段鲁棒进行求解，并通过碳排放流制定售电价；然后建立了下层能源枢纽的鲁棒优化运行模型，以上层传递的售电价为边界条件进行求解；最后采用上下层迭代的方式建立了完整的优化运行模型，整个模型能够被商用求解器直接求解，最终得到最优化的运行调度方案。
[0059]
以此对配电网综合运行系统进行调度运行，从而实现低碳调度，解决了现有技术无法在含储能设备的风光水储综合系统的出力调度场景下的精细化调度、鲁棒性和稳定性、可靠性，并提高能源利用效率的问题。
附图说明
[0060]
图1为本发明的主动配电网鲁棒调度方法的流程图。
[0061]
图2为本发明建立配电网的碳排放流模型的流程图。
[0062]
图3为改进的ieee-33节点系统图。
具体实施方式
[0063]
下面结合本发明附图，对本发明实施例的技术方案进行描述。
[0064]
由于在新能源电力系统中，源荷双侧高度互动，供需平衡面临挑战，电源侧由于大量分布式新能源的接入，波动性增加，不确定性因素增加，从而影响配电网运行系统低碳调度的运行能力。发电环节作为电力行业碳排放的直接来源，是实施碳减排的关键主体不能只着眼于发电侧，且不应该只关注碳排放的总量，而应该从“碳视角”的角度出发，对电力系统中碳排放的流向进行分析，确定各个节点的用户负荷行为应对整体的碳排放承担的能力，并通过需求响应的价格机制改变用户行为，并通过技术迭代升级，从而实现配电网的源荷双侧协同减碳的目的，为此，本发明以采用考虑碳排放流的配电网鲁棒优化模型来实现。
[0065]
实施例1。
[0066]
一种基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度系统，包括碳排放流模型、主动配电网鲁棒优化运行模型和能量枢纽鲁棒优化运行模型。其中，碳排放流模型，用于根据调度周期内碳排放守恒，在已知潮流的基础上，确定碳提成放流；主动配电网鲁棒优化运行模型，用于根据运行数据，对主动配电网进行鲁棒优化，得到运行系统的最优化出力方案；能量枢纽鲁棒优化运行模型，用于根据售电价，对能量枢纽进行鲁棒优化，得到运行系统的最优化出力方案。
[0067]
主动配电网和能量枢纽分别根据负荷信息和电价信息进行各自优化，并通过迭代达到均衡，实现低碳性和经济性的协同优化。
[0068]
实施例2。
[0069]
如图1所示，可以在实施例1的调度系统上，提供一种基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度方法，包括以下步骤：
[0070]
本实施例的步骤s1：建立配电网的碳排放流模型，引入碳流率、碳排强度等传统碳排放流模型中的概念，以及针对含有储能的电网系统，引入储能荷碳率的概念，从而建立起完整的碳排放流计算方法。通过在一个调度周期内碳排放总量守恒的原则，建立起能流和碳流的映射关系，使得能够在已知潮流的基础上计算得到相应的碳排放流数据。
[0071]
如图2所示，在步骤s1中的建立配电网的碳排放流模型时，具体步骤可细分为：
[0072]
细分步骤t1：设置碳排放流模型的碳流率、碳排密度；
[0073]
细分步骤t2：设置针对含有储能设备的配电网的储能荷碳率；
[0074]
细分步骤t3：在已知潮流基础上建立碳排放流模型并计算碳排放量。
[0075]
本实施例的步骤s2：建立上层主动配电网的鲁棒优化运行模型，将设备的最优投建容量、典型日出力计划作为优化变量，以能量枢纽节点的电负荷需求为边界条件，同时考虑到碳交易市场，以投资成本年金、年运行成本、弃风弃光成本、碳交易成本之和作为目标函数，计算得到配电网的最优运行方案和运行计划。
[0076]
本实施例的步骤s3：在求解完优化规划问题后得到典型日的潮流情况，根据碳排放流模型，并在此基础上计算碳排放流，通过节点碳税的方式制定能量枢纽的用电价格，即节点售电价格与该节点的碳排放强度成正相关关系，来制定能量枢纽的用电价格，以此引导用户改变用能行为，获得能量枢纽的含有售电价的运行数据，建立下层能量枢纽鲁棒优化运行模型，以上层传入的用电价格为边界条件，以综合能源园区中的设备最优投建容量、典型日出力计划为优化变量，以投资成本年金、年运行成本之和最小作为目标函数，求解得到能量枢纽的最优决策以及用电行为。
[0077]
本实施例的步骤s4：采用上下层迭代的方式，针对主动配电网鲁棒优化运行模型和能量枢纽鲁棒优化运行模型采用交替迭代求解，以本次求解结果和上次求解结果的差异小于给定的容忍度为收敛判据，最终得到均衡解，即配电网和能量枢纽的最优规划决策，对主动配电网进行调度运行。
[0078]
实施例3.
[0079]
在实施例2的基础上，进一步说明具体方法。
[0080]
在建立配电网的碳排放流模型时，为了建立能量流和碳排放流的映射关系，首先需要明确以下关系。
[0081]
首先是碳流率(carbonemissionflowrate，cefr)。其表示单位时间通过网络节点或支路的能量流所对应的碳排放量，可以用r表示，单位为tco2/h：
[0082][0083]
式中：f表示碳排放量，t表示时间。
[0084]
碳流密度(carbon intensity，ci)，其表示单位电量所对应的碳排放量，ci包括发电机组碳排放强度、支路碳流密度和节点碳排密度这三个概念，单位均为tco2/(mw
·
h)。
[0085]
其中发电机碳排放强度(generator carbon intensity，gci)，表示电厂实时的发电碳排放强度，根据其发电特性得出，这将为碳流的计算提供边界条件。支路碳流密度(branch carbon intensity，bci)表示支路传输单位电量消费所造成的发电侧的碳排放量，即支路碳流率与有功潮流的比值，可以用ρb表示：
[0086][0087]
式中：ei为支路i对应的传输能量。
[0088]
节点碳排放密度(node carbon intensity，nci)表示节点消费单位电量所造成的等效于发电侧的碳排放量。数值上等于所有流入节点的支路的碳流密度关于有功潮流的加权平均，可以用ρn表示：
[0089][0090]
根据同比准则(proportionalsharingprinciple，psp)，流入节点的某一支路传输的能量对流出该节点的某一支路传输的能量的贡献为：
[0091][0092]
式中：表示流出节点n的线路集合。
[0093]
根据式和可以得到：
[0094][0095]
上式说明，节点n的碳排放强度等于每一条流出节点n的支路的碳排放强度。
[0096]
在计算碳排放流时，需要提供必要的边界条件，如发电机组每产生一度电的碳排放量，消耗每立方米天然气带来的碳排放量等，这些参数都会对碳排放流的计算结果带来影响。在包含储能设备的系统中，当储能进行充电时，其相当于一个负荷节点，碳流的计算方式与先前所述步骤一致。但是当储能设备进行放电时，其相当于一个发电节点，此时需要给出储能的碳排放特性，即储能设备每放一度电将产生多少碳排放。
[0097]
为了解决问题，针对含储能的碳排特性的储能的“荷碳率”，对其计算方法进行描述。
[0098]
储能设备在t时刻的“荷碳率”，与其在t时刻先前的充放电行为以及充电的碳流密度有关。对储能的“荷碳率”进行定义：其表征储能在当前时刻存储的碳排放量和存储的电量的比值。此外，由于储能的充放电效率一般小于1，损耗的电量带来的碳排放也应该反应在储能设备的碳流模型中。在充电过程中，t时刻充进储能的碳排放量为：
[0099]ccha,t
＝p
cha,t
ρ
cha,t
δt
[0100]
式中，p
cha,t
为t时刻的充电功率；ρ
cha,t
为t时刻充电支路上的碳流密度，这可以通过把储能作为负荷节点，进行计算得到；δt为调度时间间隔。
[0101]
在放电过程中，考虑到储能的放电损耗，以及碳排放守恒原则，可以得到：
[0102]
p
dis,t
ρ
out,t
＝p
dis,t
/η
dis
ρ
es,t-1
[0103]
式中，p
dis,t
为t时刻的放电功率，其代表的是储能外端口的放电功率；ρ
out,t
为t时刻储能放电的碳流密度；代表的是储能内部需要放出的电功率；ρ
es,t-1
为t-1时刻储能的“荷碳率”。
[0104]
可以理解为，由于储能放电过程存在损耗，储能外特性的碳流密度是大于内部的“荷碳率”的，即能量损失带来的碳排放被反映到了储能内外碳流密度的差异上。因此，储能设备t时刻的“荷碳率”为：
[0105][0106]
式中，e
es
为储能的容量。
[0107]
建立主动配电网鲁棒优化运行模型时，考虑到新能源出力的不确定性以及规划问题的变量和约束众多，因此采用数据驱动的两阶段鲁棒优化来进行求解，可以避免求解对偶问题。其目标函数为：
[0108][0109]
式中c
es
、c
pv
、c
wp
分别表示储能、光伏和风电单位容量投资成本；β
es
、β
pv
、β
wp
分别表示储能、光伏和风机投资年金系数；ω
es
、ω
pv
、ω
wp
分别表示预先制定的投资储能、光伏和风机的备选节点；e
es,n
、e
pv,n
、e
wp,n
分别表示在节点n投建的储能、光伏和风电的容量；分别表示在节点n投建的储能、光伏和风电的容量；分别表示场景k下的运行成本、弃风弃光成本以及碳交易成本；pk为每个离散场景的概率值，ns为场景数量，ξ为其可行域，满足1-范数和∞-范数约束：
[0110][0111]
式中表示各个场景的初始概率值，通过超拉丁立方抽样结合场景削减技术，将抽样的1000个削减为10个场景，同时得到其对应的概率；θ1和θ
∞
分别表示概率允许偏差值，可以表示为：
[0112][0113]
式中n0为采样的总场景数；α1和α
∞
为置信度，取为0.95。
[0114]
式中的表达式为：
[0115][0116]
式中为场景k下t时刻主网提供的功率；a、b、c分别为火电机组发电的成本系数；δ
cut
为单位切负荷惩罚成本；为场景k下t时刻的切负荷功率。
[0117]
的表达式为：
[0118][0119]
式中δ
ab
为单位弃风弃光惩罚成本；和分别为场景k下t时刻的弃光功率和弃风功率。
[0120]
的表达式为：
[0121][0122]
式中δ
cr
为碳交易价格；εg和qg分别表示火电机组单位发电量的碳排放量和碳配额。
[0123]
建立能量枢纽鲁棒优化运行模型时，能量枢纽考虑的设备包含电锅炉、热电联供系统以及燃气锅炉。其优化规划目标函数为投资成本年金与运行成本之和最低：
[0124][0125]
式中，β、c和e分别为投资系数、单位容量投资成本和投资容量，下标chp、eb和gb分别表示热电联产系统、电锅炉和燃气锅炉；为能量枢纽的运行成本。
[0126]
针对主动配电网鲁棒优化运行模型和能量枢纽鲁棒优化运行模型，采用交替迭代求解时：首先设定主动配电网售电价初值，传递给下层能量枢纽鲁棒优化运行模型，计算得到热电联产系统、电锅炉和燃气锅炉等的最优投建容量以及典型日的最优运行计划。
[0127]
将优化得到的电负荷需求量传递给上层配电网规划模型，计算得到配电网最优规划方案以及调度计划，通过潮流计算得到碳排放流，得到能量枢纽节点的碳排放强度，更新售电价格，传递给下层能量枢纽规划模型。
[0128]
记录每一次上下层的最优建设策略，知道与上一次的差异小于给定的容忍度，则输出最终的优化调度方案。
[0129]
实施例4。
[0130]
如图3所示，本实施例采用改进的ieee33节点网架进行分析。
[0131]
额定电压等级为12.66kv，各支路最大传输容量为3000kva；碳交易价格取为50元/t；火电机组碳排放量为0.7035kg/kwh；碳配额取为区域电量边际排放因子和容量边际因子的加权平均值0.648kg/kwh；设备有关参数见表1。
[0132]
表1，待建设备参数：
[0133]
为了解释碳排放流对降低碳排放的作用，本实施例设置了三个场景作为对比。场景1，既不考虑源测碳交易，也不采取基于碳排放流的需求响应机制；场景2，考虑源测碳交易，但不采取基于碳排放流的需求响应机制；场景3，既考虑源测碳交易，又采取基于碳排放流的需求响应机制。分别计算三种场景下的最优方案和排碳量，见表2。
[0134]
表2，三种场景下的规划情况对比：
[0135]
从上表中可以看到，场景1的总成本比场景2低，这是由于场景1代表了传统的以经济性为主导的规划方法，不考虑排碳限制，源测也不参与碳交易市场，因此无排碳成本，只要经济最优即可。从调度优化来看，场景1中的储能容量明显低于场景2，即不考虑碳排放时对新能源消纳的意向并没有那么强烈，虽然引入了弃风弃光成本来提高消纳率，但是为了避免高昂的投资费用，还是选择弃风弃光。故场景1的各项成本都比场景2要低，但是碳排放量比场景2高，这说明了碳交易市场对源测主动降低碳排放和提高源测主动消纳新能源意愿的作用。
[0136]
场景2和场景3的对比说明，虽然引入了碳交易市场对源测的碳排放量进行了限制，但是作用是有限的。因为电力系统“源随荷动”的特性，在满足负荷需求的前提下，发电侧的减碳能力是有限的，不能单一地靠投建大量的新能源和储能装置来降低源测碳排放量，因为这将造成高昂的投资成本，使发电企业难以承受。为此，需要通过合理的机制将减
碳责任分摊到用户侧，改变其用能行为。因此可以看到，在场景3中由于应用了基于碳排放流的需求响应机制，用户通过用电价格感受到了在不同时空条件下用能行为对节能减排的友好程度，从而使其用能行为的低碳化转型，这种变化使得源测可以通过更低碳的方式满足负荷需求，因此运行成本有降低，同时碳排放量也大幅下降，碳排放流将减碳从源测向荷测的转移。
[0137]
综上所述可看出，通过优化解决在配电网运行系统的低碳调度问题，特别是应用于综合能源园区的综合能源运行系统，利用碳排放流的优化和配电网的鲁棒优化运行，提高了运行系统鲁棒性，精细化调度，保证了运行稳定性，实现减碳的同时，提高了能源利用效率的效果。

技术特征：
1.一种基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：建立配电网的碳排放流模型，获得碳排放流数据；s2：建立主动配电网鲁棒优化运行模型，以运行系统的最优投建容量、典型日出力计划作为优化变量，以能量枢纽节点的电负荷需求为边界条件，以年投资成本、年运行成本、弃风弃光成本、碳交易成本之和为目标函数；s3：根据碳排放流模型，采用节点碳税的方式，获得能量枢纽的含有售电价的运行数据，建立能量枢纽鲁棒优化运行模型，以获得的售电价为边界条件，以运行系统最优投建容量、典型日出力计划为优化变量，以年投资成本、年运行成本之和最小为目标函数；s4：针对主动配电网鲁棒优化运行模型和能量枢纽鲁棒优化运行模型，采用交替迭代求解，以当次求解结果和上次求解结果的差异小于给定的容忍度为收敛判定，得到均衡解，对主动配电网进行调度运行。2.根据权利要求1所述的基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度方法，其特征在于，步骤s1中的建立配电网的碳排放流模型，具体步骤包括：t1：设置碳排放流模型的碳流率、碳排密度；t2：设置针对含有储能设备的配电网的储能荷碳率；t3：在已知潮流基础上建立碳排放流模型并计算碳排放量。3.根据权利要求2所述的基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度方法，其特征在于，步骤s1中所述配电网的碳排放流模型，为：碳流率为单位时间通过网络节点或支路的能量流所对应的碳排放量，为：式中，r为碳流率，f为碳排放量，t为时间；节点n的碳排密度等于每一条流出节点n的支路的碳排放强度，为：式中，为碳排密度，为流出节点n的线路集合，为节点碳排放密度；在充电过程中，t时刻储能充电时的碳排放量为：c
cha,t
＝p
cha,t
ρ
cha,t
δt式中p
cha,t
为t时刻储能的充电功率；ρ
cha,t
为t时刻充电支路上的碳排密度；δt为调度时间间隔；在放电的过程中，储能放电时的碳排放量为：c
dis,t
＝p
dis,t
ρ
out,t
δt＝p
dis,t
/η
d
ρ
es,t-1
δt式中p
dis,t
为t时刻储能外端口的放电功率；ρ
out,t
为t时刻储能放电外端口的碳排密度；p
dis,t
/η
d
为储能内部需要放出的电功率；ρ
es,t-1
为t-1时刻储能的荷碳率；包含储能设备t时刻储能荷碳率的配电网的碳排放流模型为：
式中ρ
es,t
为t时刻储能的荷碳率；soc
t-1
为t-1时刻储能的荷电量；e
es
表示储能量。4.根据权利要求1所述的基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度方法，其特征在于，步骤s2中所述主动配电网鲁棒优化运行模型，为：式中，c
es
、c
pv
、c
wp
分别为储能、光伏和风电单位容量投资成本；β
es
、β
pv
、β
wp
分别为储能、光伏和风机投资系数；ω
es
、ω
pv
、ω
wp
分别为预先制定的投资储能、光伏和风机的备选节点；e
es,n
、f
pv,n
、e
wp,n
分别为在节点n投建的储能、光伏和风电的容量；分别为场景k下的运行成本、弃风弃光成本以及碳交易成本；p
k
为每个离散场景的概率值；n
s
为场景数量；ξ为可行域，满足1-范数和∞-范数约束。5.根据权利要求4所述的基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度方法，其特征在于，所述场景k下的运行成本，为：式中，为场景k下t时刻主动配电网提供的功率；a、b、c分别为火电机组发电的成本系数；δ
cut
为单位切负荷惩罚成本；为场景k下t时刻的切负荷功率。6.根据权利要求4所述的基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度方法，其特征在于，所述场景k下的弃风弃光成本，为：式中，δ
ab
为单位弃风弃光惩罚成本；和分别为场景k下t时刻的弃光弃风功率。7.根据权利要求4所述的基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度方法，其特征在于，所述场景k下的碳交易成本，为：式中，δ
cr
为碳交易价格；ε
g
和q
g
分别为火电机组单位发电量的碳排放量和碳配额。8.根据权利要求1所述的基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度方法，其特征在于，步骤s3中所述能量枢纽鲁棒优化运行模型，为：式中，β、c和e分别为投资系数、单位容量投资成本和投资容量，下标chp、eb和gb分别表示热电联产系统、电锅炉和燃气锅炉；为能量枢纽的运行成本。9.根据权利要求1所述的基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度方法，其特征在于，步骤
s4中所述交替迭代求解步骤，具体步骤为：首先设定主动配电网售电价初值，传递给能量枢纽鲁棒优化运行模型，计算得到热电联产系统、电锅炉和燃气锅炉的最优投建容量以及典型日的最优运行出力计划；将优化得到的电负荷需求量传递给主动配电网鲁棒优化运行模型，计算得到配电网最优运行方案以及调度计划，通过潮流计算得到碳排放流数据，得到能量枢纽节点的碳排放流数据，更新售电价格，传递给能量枢纽鲁棒优化运行模型；记录每一次交替的最优调度方案，判定与上一次的差异小于给定的容忍度，则输出为最终的最优调度方案。10.一种基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度系统，其特征在于，包括：碳排放流模型，用于在已知潮流的基础上，确定碳提成放流；主动配电网鲁棒优化运行模型，用于对主动配电网进行鲁棒优化，得到运行系统的最优化出力方案；能量枢纽鲁棒优化运行模型，用于对能量枢纽进行鲁棒优化，得到运行系统的最优化出力方案。

技术总结
本发明公开一种基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度方法，建立配电网的碳排放流模型，获得碳排放流数据；建立主动配电网鲁棒优化运行模型；建立能量枢纽鲁棒优化运行模型；采用交替迭代求解，以当次求解结果和上次求解结果的差异小于给定的容忍度为收敛判定，得到均衡解，对主动配电网进行调度运行。还提供一种基于碳排放流的主动配电网鲁棒调度系统，包括碳排放流模型、主动配电网鲁棒优化运行模型、能量枢纽鲁棒优化运行模型。本发明通过优化解决在配电网运行系统的低碳调度问题，通过碳排放流的优化和配电网的鲁棒优化运行，提高运行系统鲁棒性，精细化调度，保证运行稳定性，以实现减碳的同时，提高能源利用效率的效果。提高能源利用效率的效果。提高能源利用效率的效果。


技术研发人员：徐非非 叶尚兴 邱逸 吴梦凯 吴新华 解志良 徐文军 王笑棠 章寒冰 文洪君 施进平 叶吉超
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司丽水供电公司
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/8/9