1 主要内容

“双碳”背景下，为提高能源利用率，优化设备的运行灵活性，进一步降低综合能源系统（IES）的碳排放水平，提出一种IES低碳经济运行策略。首先考虑IES参与到碳交易市场，引入阶梯式碳交易机制引导IES控制碳排放；接着细化电转气（P2G）的两阶段运行过程，引入电解槽、甲烷反应器、氢燃料电池（HFC）替换传统的P2G，研究氢能的多方面效益；最后提出热电比可调的热电联产、HFC运行策略，进一步提高IES的低碳性与经济性。基于此，构建以购能成本、碳排放成本、弃风成本最小的低碳经济运行目标，将原问题转化为混合整数线性问题，运用CPLEX商业求解器进行求解，通过设置多个运行情景，对比验证了所提策略的有效性。

2 部分程序

clc
clear
close all


%% 决策变量初始化
P_CHP_e=sdpvar(1,24); %CHP的输出电功率
P_CHP_h=sdpvar(1,24); %CHP的输出热功率
P_g_CHP=sdpvar(1,24); %CHP消耗天然气功率
P_e_EL=sdpvar(1,24);  %EL设备的耗电量
P_EL_H=sdpvar(1,24);  %EL电解槽的产氢功率
P_H_MR=sdpvar(1,24);  %输入MR设备的氢能功率
P_MR_g=sdpvar(1,24);  %MR设备输出的天然气功率
P_H_HFC=sdpvar(1,24); %输入HFC设备的氢能功率
P_HFC_e=sdpvar(1,24); %HFC设备输出的电功率 
P_HFC_h=sdpvar(1,24); %HFC设备输出的热功率
P_DG=sdpvar(1,24); %风电消纳功率
P_g_GB=sdpvar(1,24); %输入GB设备的天然气功率
P_GB_h=sdpvar(1,24); %GB设备输出的热功率
%储能部分(电ES1、热ES2、气ES3、氢ES4)
P_ES1_cha=sdpvar(1,24);P_ES2_cha=sdpvar(1,24);P_ES3_cha=sdpvar(1,24);P_ES4_cha=sdpvar(1,24); %充放功率
P_ES1_dis=sdpvar(1,24);P_ES2_dis=sdpvar(1,24);P_ES3_dis=sdpvar(1,24);P_ES4_dis=sdpvar(1,24);
S_1=sdpvar(1,24);S_2=sdpvar(1,24);S_3=sdpvar(1,24);S_4=sdpvar(1,24); %各储能的实时容量状态
%引入充放标志二进制变量
B_ES1_cha=binvar(1,24);B_ES2_cha=binvar(1,24);B_ES3_cha=binvar(1,24);B_ES4_cha=binvar(1,24); %充标志
B_ES1_dis=binvar(1,24);B_ES2_dis=binvar(1,24);B_ES3_dis=binvar(1,24);B_ES4_dis=binvar(1,24); %放标志
P_e_buy=sdpvar(1,24); %购电功率
P_g_buy=sdpvar(1,24); %购气功率
ww=275*rand(1,24);
%% 导入常数参数
%电负荷
P_e_load=1.1*[717.451523545706;695.290858725762;689.750692520776;698.060941828255;745.152354570637;808.864265927978;836.565096952909;872.576177285319;886.426592797784;900.277008310249;894.736842105263;883.656509695291;875.346260387812;864.265927977839;864.265927977839;868.421052631579;876.731301939058;889.196675900277;880.886426592798;864.265927977839;836.565096952909;817.174515235457;772.853185595568;745.152354570637]';
%热负荷
P_h_load=0.9*[864.265927977839;941.828254847645;958.448753462604;955.678670360111;988.919667590028;997.229916897507;903.047091412742;833.795013850416;786.703601108033;703.601108033241;664.819944598338;626.038781163435;595.567867036011;590.027700831025;565.096952908587;639.889196675900;714.681440443213;806.094182825485;811.634349030471;831.024930747922;811.634349030471;808.864265927978;800.554016620499;808.864265927978]';
%天然气负荷
P_g_load=[229.916897506925;224.376731301939;216.066481994460;221.606648199446;224.376731301939;252.077562326870;268.698060941828;288.088642659280;299.168975069252;288.088642659280;293.628808864266;282.548476454294;279.778393351801;271.468144044321;271.468144044321;268.698060941828;277.008310249307;293.628808864266;307.479224376731;304.709141274238;293.628808864266;285.318559556787;277.008310249307;265.927977839335]';
%风电预测出力
P_DG_max=1.2*[850.415512465374;864.265927977839;886.426592797784;891.966759002770;894.736842105263;849.030470914127;833.795013850416;653.739612188366;556.786703601108;501.385041551247;432.132963988920;310.249307479224;240.997229916897;252.077562326870;265.927977839335;296.398891966759;343.490304709141;354.570637119114;426.592797783934;526.315789473684;675.900277008310;742.382271468144;854.570637119114;878.116343490305]'+ww;
%购电价格
c_e_buy=1.2*[0.38*ones(1,7),0.68*ones(1,4),1.2*ones(1,3),0.68*ones(1,4),1.2*ones(1,4),0.38*ones(1,2)];
%购气价格
c_g_buy=0.45*ones(1,24);
%% 导入约束条件
C=[];
C=[C,
   P_CHP_e==0.92*P_g_CHP, %CHP的电-气能量转换约束
   0<=P_g_CHP<=600, %CHP消耗的气功率上下限约束
   0.5*P_CHP_e<=P_CHP_h, %热电比上下限
   P_CHP_h<=2.1*P_CHP_e, %热电比上下限
   -0.2*600<=P_g_CHP(2:24)-P_g_CHP(1:23)<=0.2*600, %CHP的爬坡约束(1-24时段)
  ];
C=[C,
   P_EL_H==0.88*P_e_EL, %EL(电解槽)的氢-电能量转换约束
   0<=P_e_EL<=500, %EL的消耗电功率的上下限约束
   -0.2*500<=P_e_EL(2:24)-P_e_EL(1:23)<=0.2*500, %EL的爬坡约束(1-24时段)
  ];