本发明涉及综合能源系统优化调度，具体涉及一种电热综合能源系统低碳经济调度方法及系统。
背景技术：
1、随着社会经济的快速发展和能源消耗的迅速增长，构建清洁、低碳、安全的能源供应体系已成为社会可持续发展的必然趋势。综合能源系统因聚合大规模的可再生能源和能源梯级利用而备受关注，是实现“双碳”目标的重要支撑技术。碳交易机制从市场角度推动碳排放主体低碳运行，以碳配额的形式进行奖惩。随着碳市场的发展，在综合能源系统的优化调度中研究碳交易受到广泛关注。同时随着综合能源系统的不断发展，多元能源耦合不断加强，研究综合能源系统多能共享具有重要意义。目前对于综合能源系统的电能、电热共享开展了较多研究，如公开号为cn116663818a的中国专利公开一种阶梯碳交易机制下的虚拟电厂低碳经济调度方法，在阶梯碳交易机制下，考虑虚拟电厂参加碳交易，在有效减少碳排放的同时，兼顾了虚拟电厂运行的经济性，但对于阶梯型碳交易机制下考虑电热多能共享的研究尚未涉及。此外为减少能量共享过程中综合能源系统的信息交互，保护隐私，分布式交易方法受到广泛关注。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种电热综合能源系统低碳经济调度方法及系统，利用综合能源系统内部能源差异的互补性进行电热多元能源共享，有效降低综合能源系统的运行成本和碳排放。
2、本发明的技术方案为：
3、一种电热综合能源系统低碳经济调度方法，所述方法包括如下子步骤：
4、s1：基于阶梯型碳交易机制建立综合能源系统的碳交易模型，约束系统碳排放；s2：在所述碳交易模型的基础上，构建以购售电费用、购气费用、设备运维成本和碳交易成本最小为目标函数的综合能源系统低碳经济调度模型；
5、s3：采用交替方向乘子法实现多综合能源系统的分布式交易，得到综合能源系统的电热交易策略。
6、优选地，所述步骤s1中阶梯型碳交易模型：
7、
8、式中：i为综合能源系统的序号；为综合能源系统的碳排放；κgrid、κchp和κgb分别为向上级电网购电、掺氢热电联产机组消耗的单位天然气功率和掺氢燃气锅炉消耗的单位天然气功率的碳排放折算系数；和分别为综合能源系统购电量、掺氢热电联产机组消耗的天然气功率和掺氢燃气锅炉消耗的天然气功率；为综合能源系统分配获得的碳配额；εchp、εgb分别为掺氢热电联产机组和掺氢燃气锅炉的碳配额折算系数；分别为掺氢热电联产机组的产电功率和掺氢燃气锅炉的产热功率；分别为综合能源系统参与碳市场交易的配额和成本；λb为碳配额购买基价；dc为阶梯型碳交易区间长度；ωc为碳交易价格增长系数。
9、优选地，所述步骤s2的目标函数为：
10、
11、
12、式中：和和ci分别为综合能源系统的购售电费用、购气费用、设备运维成本、碳交易成本和运行成本；ni为综合能源系统的数量；t为调度时段；为上级电网的购电电价和售电电价；分别为t时刻综合能源系统的购售电；为t时刻综合能源系统的购气量；为上级天然气网的购气单价；m表示综合能源系统的第m种设备，包括能源转换设备和储能设备；αi,m为综合能源系统设备m单位功率的运维费用；为t时刻综合能源系统设备m单位功率输出。
13、优选地，所述综合能源系统低碳经济调度模型还包括电解槽、储氢罐、掺氢热电联产机组、掺氢燃气锅炉、功率平衡、能源传输网络约束、购售电与购气的约束条件，其中：
14、①电解槽的约束条件为：
15、
16、式中：分别为t时刻综合能源系统的电解槽消耗的电功率和产氢功率；为电解槽制氢的转化效率；pip2h,max为电解槽的最大耗电功率。
17、②储氢罐的约束条件为：
18、
19、式中：分别为t时刻综合能源系统的储氢罐的氢气输入功率和输出功率；分别为对应的氢气输入功率和输出功率上限；为t时刻的储氢罐的储氢量；分别为氢气输入和输出效率；分别为储氢罐的储氢量上下限。
20、③掺氢热电联产机组的约束条件为：
21、
22、式中：分别为t时刻掺氢热电联产机组的产电和产热功率；分别为t时刻掺氢热电联产机组消耗的天然气功率和氢气功率；lgas、为为天然气和氢气热值；分别为掺氢热电联产机组的产电和产热效率；分别表示t时刻掺氢热电联产机组的掺氢比和掺氢比上限；pichp,max、pichp,min为掺氢热电联产机组的电功率上下限；为掺氢热电联产机组的热功率上下限；为掺氢热电联产机组的总出力；δpiph,d、δpiph,up分别为掺氢热电联产机组出力爬坡上下限。
23、④掺氢燃气锅炉的约束条件为：
24、
25、式中：为t时刻掺氢燃气锅炉的产热功率和产热功率上限；为t时刻掺氢燃气锅炉消耗的天然气功率和氢气功率；分别表示t时刻掺氢燃气锅炉的掺氢比和掺氢比上限。
26、⑤功率平衡的约束条件为：
27、
28、式中：和分别为t时刻综合能源系统的电负荷、热负荷和氢负荷；分别为t时刻综合能源系统的光伏出力和风电出力；为t时刻综合能源系统的电储能充电和放电功率；为t时刻储热罐的储热功率和放热功率；和为t时刻综合能源系统i与综合能源系统j的电能、热能和氢能共享交易量；为t时刻综合能源系统的购气量。
29、⑥能源传输网络的约束条件为：
30、
31、式中：和分别为共享电能、热能和氢能的上限。
32、⑦购售电与购气的约束条件为：
33、
34、
35、式中：pibuy,max、pisell,max分别为综合能源系统的购售电上限；为综合能源系统的购气上限。
36、优选地，所述步骤s3包括如下子步骤：
37、s301：建立所述电热综合能源系统低碳经济调度的增广拉格朗日函数：
38、
39、式中：和分别为引入的对偶变量；τp、τh和τg分别为对应的惩罚因子。
40、s302：采用交替方向乘子法求解所述广义拉格朗日函数，得到优化的电热综合能源系统低碳经济调度策略。
41、优选地，所述步骤s302具体包括如下子步骤：
42、s3021：各综合能源系统更新自己的调度策略，综合能源系统之间只需要共享交易的电能、热能和氢能，不涉及内部设备相关信息。令xi表示综合能源系统的决策向量，li表示相关约束集合，k表示迭代次数，则综合能源系统i在第k次迭代时更新以下目标函数：
43、
44、s3022：其余综合能源系统j接受更新后的调度信息，更新以下目标函数：
45、
46、重复s3021和s3022直至所有综合能源系统在此次迭代中全部更新。
47、s3023：对偶变量更新：
48、
49、s3024：迭代次数更新：k＝k+1；
50、s3025：判断是否满足收敛条件：
51、
52、式中：ζp、ζh和ζg为给定的收敛阈值；如果收敛条件满足，则终止迭代，输出电热综合能源系统低碳经济调度结果；否则，返回步骤s3021进行下一轮迭代直至满足收敛条件。
53、一种电热综合能源系统低碳经济调度系统，该系统包括：
54、阶梯型碳交易模块，用于建立并管理基于阶梯型碳交易机制的综合能源系统碳交易模型；
55、低碳经济调度模型构建模块，用于在阶梯型碳交易模型基础上构建以购售电费用、购气费用、设备运维成本和碳交易成本最小化为目标函数的低碳经济调度模型；
56、分布式交易模块，利用交替方向乘子法实现多综合能源系统的分布式交易，并生成电-热-氢交易策略；
57、数据存储与处理模块，用于存储综合能源系统的实时数据、历史数据和调度策略，并进行数据处理和分析。
58、作为本发明的进一步方案，该系统支持与能源管理系统、智能电网系统和碳排放权交易市场的互联互通，实现能源资源的优化配置和碳排放的有效控制。本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
59、本发明利用综合能源系统内部能源差异的互补性进行电热多元能源共享，有效降低综合能源系统的运行成本和碳排放。相较于传统碳交易机制，阶梯型碳交易机制更有利于综合能源系统的碳减排。采用交替方向乘子法实现综合能源系统电热分布式交易，有效保护隐私。
1.一种电热综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述方法包括如下子步骤：
2.如权利要求1所述的电热综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述步骤s1中阶梯型碳交易模型为：
3.如权利要求1所述的电热综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述步骤s2的综合能源系统低碳经济调度模型为：
4.如权利要求3所述的电热综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述综合能源系统低碳经济调度模型还包括电解槽、储氢罐、掺氢热电联产机组、掺氢燃气锅炉、功率平衡、能源传输网络、购售电与购气的约束条件，其中：
5.如权利要求1所述的电热综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述步骤s3包括如下子步骤：
6.如权利要求5所述的电热综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述步骤s302具体包括如下子步骤：
7.一种电热综合能源系统低碳经济调度系统，应用权利要求1-6任一所述的电热综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于，该系统包括：
8.如权利要求7所述的电热综合能源系统低碳经济调度系统，其特征在于，该系统支持与能源管理系统、智能电网系统和碳排放权交易市场的互联互通，实现能源资源的优化配置和碳排放的有效控制。
