本發(fā)明涉及農牧零碳園區(qū)用電規(guī)劃領域，具體涉及一種考慮電碳耦合市場聯(lián)動的農牧零碳園區(qū)用電調度方法。

背景技術：

1、隨著“雙碳”目標的提出，各行各業(yè)都在積極探索節(jié)能減排的新路徑。農牧業(yè)作為碳排放的重要來源之一，其低碳化、零碳化轉型尤為迫切。其中農牧零碳園區(qū)作為農牧業(yè)綠色發(fā)展的新模式，旨在通過集成可再生能源、智能微電網、碳匯管理等先進技術，實現(xiàn)園區(qū)內能源的自給自足和碳排放的零增長。這類園區(qū)通常結合當?shù)氐淖匀毁Y源和農牧業(yè)生產特點，構建生物衍生鏈，實現(xiàn)廢棄物的資源化利用和能量的多級轉換，形成閉環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)。然而農牧零碳園區(qū)的能源管理和用電調度仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

2、農牧零碳園區(qū)的能源結構復雜多樣，包括太陽能、風能、生物質能等多種可再生能源。這些能源的供應具有間歇性和不確定性，給園區(qū)的電力平衡和穩(wěn)定運行帶來了巨大挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)能源的高效利用和園區(qū)的穩(wěn)定運行，必須建立一套科學的用電調度機制，確保在能源供應不足時能夠及時購電，在能源過剩時能夠有效發(fā)電并儲存。

3、隨著碳交易市場的逐步建立和完善，農牧零碳園區(qū)作為碳排放的重要參與方，其用電行為不僅關乎園區(qū)的經濟效益，還直接影響園區(qū)的碳足跡和碳信用。因此，如何在保障園區(qū)正常用電需求的同時，最小化碳排放和購電成本，成為農牧零碳園區(qū)用電調度的重要考量。農牧零碳園區(qū)的用電調度還需考慮與電力市場的互動。隨著電力市場的逐步開放和競爭機制的引入，發(fā)電商和電力用戶的需求響應能力顯著增強。農牧零碳園區(qū)作為電力市場的重要參與者，其用電調度策略應充分考慮市場價格波動、電力供需狀況等因素，以實現(xiàn)經濟效益的最大化。農牧零碳園區(qū)的用電調度還需兼顧園區(qū)的可持續(xù)發(fā)展目標。在保障園區(qū)正常運營的同時，應盡可能減少對外部能源的依賴，提高可再生能源的利用率，推動園區(qū)向更加綠色、低碳、可持續(xù)的方向發(fā)展。

4、綜上所述，農牧零碳園區(qū)的用電調度是一個涉及能源管理、碳排放控制、電力市場交易和可持續(xù)發(fā)展目標的多維度問題。因此，如何設計一種綜合考慮能源結構、碳排放、電力市場交易和可持續(xù)發(fā)展目標的農牧零碳園區(qū)用電調度方法是亟需解決的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是：如何提供一種考慮電碳耦合市場聯(lián)動的農牧零碳園區(qū)用電調度方法，通過綜合考慮發(fā)電、購電、碳排放等多個因素來實現(xiàn)對園區(qū)能源管理的全面優(yōu)化，從而提升農牧零碳園區(qū)的能源利用效率，減少能源浪費和碳排放，推動園區(qū)向更加綠色、低碳、可持續(xù)的方向發(fā)展。

2、為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用了如下的技術方案：

3、一種考慮電碳耦合市場聯(lián)動的農牧零碳園區(qū)用電調度方法，包括：

4、s1：基于農牧零碳園區(qū)的生物衍生鏈碳流特性構建碳排量計算模型；

5、s2：基于發(fā)電商發(fā)電過程中的碳排放結合電力市場交易機制，構建基于電碳耦合市場的發(fā)電商收益計算模型；通過發(fā)電商收益計算模型計算發(fā)電商的發(fā)電總收益；

6、s3：基于農牧零碳園區(qū)的購電和發(fā)電的特征結合碳排量計算模型，構建用電總成本計算模型；通過用電總成本計算模型計算農牧零碳園區(qū)購電和發(fā)電的總成本；

7、s4：基于發(fā)電商收益計算模型和用電總成本計算模型，構建以發(fā)電商的發(fā)電總收益最大且農牧零碳園區(qū)購電和發(fā)電的總成本最低為目標的用電多目標優(yōu)化問題；

8、s5：通過多目標粒子群算法求解用電多目標優(yōu)化問題，得到最優(yōu)的用電策略；基于最優(yōu)的用電策略指導農牧零碳園區(qū)的購電和發(fā)電工作。

9、優(yōu)選的，步驟s1中，碳排量計算模型的計算公式為：

10、e＝∑(ej×ωj)；

11、ej＝∑(tjn×δjn)；

12、式中：e表示農牧零碳園區(qū)的生物碳排放量；ej表示第j種溫室氣體的排放量；tjn表示第j種溫室氣體第n個排放源的量；δjn表示排放系數(shù)即單位排放源的活動數(shù)據(jù)所造成的溫室氣體排放量；ωj表示第j種溫室氣體的全球變暖潛力值。

13、優(yōu)選的，步驟s2中，發(fā)電商收益計算模型的計算公式為：

14、

15、式中：uig表示發(fā)電商i在目標時段t內的發(fā)電總收益；表示發(fā)電商i在t(t∈t)時段的售電價格，即農牧零碳園區(qū)在t時段的購電價格；表示發(fā)電商i在t時段出售的電量，即農牧零碳園區(qū)在t時段的購電量；和分別表示發(fā)電商i在t時段的發(fā)電成本和碳交易成本。

16、優(yōu)選的，步驟s2中，通過如下公式計算發(fā)電成本：

17、

18、式中：表示發(fā)電商i的發(fā)電成本；ai表示發(fā)電商i的二次項系數(shù)；bi表示發(fā)電商i的一次項系數(shù)；ci是空載成本；表示發(fā)電商i出售的電量即農牧零碳園區(qū)的購電量。

19、優(yōu)選的，步驟s2中，通過如下公式計算碳交易成本：

20、

21、式中：表示發(fā)電商i的碳交易成本；τ表示碳交易價格；θ表示碳交易懲罰系數(shù)；λ表示碳交易獎勵系數(shù)；v表示碳交易正區(qū)間長度；l表示碳交易負區(qū)間長度；k表示交易次數(shù)；表示發(fā)電商i的碳交易量，其中碳交易量與農牧零碳園區(qū)的購電量關聯(lián)。

22、優(yōu)選的，步驟s3中，用電總成本計算模型的計算公式為：

23、

24、式中：c表示農牧零碳園區(qū)在目標時段t內購電和發(fā)電的總成本；表示農牧零碳園區(qū)在t時段的購電價格，等價于表示農牧零碳園區(qū)在t時段的購電量，等價于表示農牧零碳園區(qū)在t時段的發(fā)電成本；表示農牧零碳園區(qū)在t時段的發(fā)電量；表示碳排放權價格；表示農牧零碳園區(qū)購電時的碳排系數(shù)；e表示農牧零碳園區(qū)的生物碳排放量；k表示t時段分配給農牧零碳園區(qū)的免費碳配額。

25、優(yōu)選的，步驟s4中，農牧零碳園區(qū)購電多目標優(yōu)化問題的目標函數(shù)表示為：

26、

27、優(yōu)選的，步驟s4中，農牧零碳園區(qū)購電多目標優(yōu)化問題的約束條件包括：

28、pigmin≤pig≤pigmax；

29、式中：ptgu表示發(fā)電商i的售電價格；ptgmin和ptgmax分別表示發(fā)電商i對發(fā)電定價的上限和下限。

30、優(yōu)選的，步驟s4中，農牧零碳園區(qū)購電多目標優(yōu)化問題的約束條件包括：

31、

32、式中：esmax表示碳配額的出售上限；ebmax表示碳配額的出售下限。

33、優(yōu)選的，步驟s5中，多目標粒子群算法的處理步驟包括：

34、s501：隨機生成一組粒子，每個粒子代表一個用電策略；為每個粒子分配一個速度向量，用于在搜索空間中移動；

35、s502：計算每個粒子的目標函數(shù)值；

36、s503：根據(jù)目標函數(shù)值對粒子進行非支配排序，并計算每個粒子的擁擠距離；

37、s504：根據(jù)粒子的歷史最優(yōu)位置和全局最優(yōu)位置，更新粒子的速度和位置；引入外部存檔來存儲當前找到的pareto最優(yōu)解集；

38、s505：從當前粒子群和外部存檔中選擇一組粒子作為下一代粒子群的候選；

39、s506：使用錦標賽選擇、輪盤賭選擇或其他選擇策略來確定哪些粒子將保留到下一代；

40、s507：重復步驟s502至s506，直到達到預定的迭代次數(shù)或滿足其他停止條件；

41、s508：從外部存檔中提取pareto最優(yōu)解集，作為最優(yōu)的用電策略。

42、本發(fā)明中考慮電碳耦合市場聯(lián)動的農牧零碳園區(qū)用電調度方法與現(xiàn)有技術相比，具有如下有益效果：

43、首先，本發(fā)明通過深入分析農牧零碳園區(qū)的生物衍生鏈碳流特性，能夠精確量化園區(qū)的碳排放情況，為實現(xiàn)電碳耦合市場聯(lián)動提供了基礎數(shù)據(jù)支持，有助于園區(qū)更好地理解和應對碳市場的影響。然后，本發(fā)明基于發(fā)電商發(fā)電過程中的碳排放結合電力市場交易機制構建基于電碳耦合市場的發(fā)電商收益計算模型，基于農牧零碳園區(qū)的購電和發(fā)電的特征結合碳排量計算模型構建用電總成本計算模型，并且分別通過發(fā)電商收益計算模型和用電總成本計算模型計算發(fā)電商的發(fā)電總收益以及農牧零碳園區(qū)購電和發(fā)電的總成本，兩個模型分別考慮了發(fā)電商發(fā)電過程中的碳排放和電力市場交易機制以及農牧零碳園區(qū)的購電和發(fā)電特征，能夠準確計算出發(fā)電總收益和用電總成本，為后續(xù)的用電多目標優(yōu)化問題提供了明確的優(yōu)化目標和約束條件。其次，本發(fā)明基于發(fā)電商收益計算模型和用電總成本計算模型構建了以發(fā)電商的發(fā)電總收益最大且農牧零碳園區(qū)購電和發(fā)電的總成本最低為目標的用電多目標優(yōu)化問題，該多目標優(yōu)化問題有助于在保障發(fā)電商收益的同時，從而降低園區(qū)的用電成本并實現(xiàn)經濟效益和環(huán)境效益的雙贏。最后，本發(fā)明通過多目標粒子群算法求解用電多目標優(yōu)化問題，能夠得到最優(yōu)的用電策略，該策略充分考慮了電碳耦合市場的聯(lián)動效應，能夠在保障園區(qū)電力供應的同時，最大限度地減少碳排放和用電成本，并且多目標粒子群算法的高效性和魯棒性也確保了調度策略的實時性和可靠性。

44、綜上，本發(fā)明通過綜合考慮發(fā)電、購電、碳排放等多個因素，實現(xiàn)了對園區(qū)能源管理的全面優(yōu)化，有助于提升農牧零碳園區(qū)的能源利用效率，減少能源浪費和碳排放，推動園區(qū)向更加綠色、低碳、可持續(xù)的方向發(fā)展。同時本發(fā)明通過電碳耦合市場聯(lián)動，促進了電力市場和碳市場的協(xié)同發(fā)展，有助于推動能源結構的優(yōu)化和轉型，促進清潔能源的利用和發(fā)展，為實現(xiàn)“雙碳”目標提供有力支持。