基于阶梯碳交易的含P2G-CCS耦合和燃气掺氢的虚拟电厂优化调度（matlab代码）

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1 主要内容

系统结构图

P2G-CCS 耦合模型

其他算例对比

2 部分代码

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1 主要内容

该程序复现《基于阶梯碳交易的含P2G-CCS耦合和燃气掺氢的虚拟电厂优化调度》模型，以碳交易和碳封存成本、燃煤机组启停和煤耗成本、弃风成本、购气成本之和为目标函数，考虑了功率平衡约束、电转气约束、储能储热约束、燃气锅炉约束以及碳捕集等约束，建立了含 P2G-CCS耦合和燃气掺氢的虚拟电厂优化调度模型，程序考虑了多种算例场景，并未采用粒子群进行优化，直接采用matlab+cplex求解，实现效果较好，注释清晰。

• 系统结构图

• P2G-CCS 耦合模型

情景 1 为考虑 P2G-CCS 耦合；

情景 2 为不考虑甲烷化，制取氢气仅用于燃气掺氢；

情景 3 为不考虑 CCS，排放的 CO2直接排入大气。

情景1 

情景2

情景3

• 系统掺氢分析

• 其他算例对比

2 部分代码

PriM = 200;     %燃煤价格500元/吨            
Prico2feng = 50;  %CO2封存的单位成本50元/吨                 
Smaxco2feng = 20;  %吨                
Pco2Base = 215; %200元/吨  注意单位换算                     
Eperco2ccs = 0.269; %kg单位碳补集电功率kW                
PriG = 3.5;   %天然气的价格3.5元/m3                 
kWind = 1;  %风电放大比例（将风电调大，这样才会有弃风弃光，才会有电制氢和甲烷化的经济效益）                     
%%  常量初始化/变量初始化     
%%  风电预测MPPT     
EwindMppt = kWind*1000*[255  270  230  210  300  315  200  175  150  20   75  125  200  220  210  255  305  315  305  315  285  275  160  290 ];    
Eload=1000*[205  205   210  195  180  190  190  200  255  345  375  380  375  355  350  345  360  360  357  365  365  355  355  347 ];
Hload=1000*[ 300  325  340   350  370  365  365  340  315  300  280  270  250  245  245  245  245  250  252  260  270  290 295  310 ];
T=24;
%%   
m2qCH4 = 5.071e7;   % 天然气热值5.071*10^7J/kg  
m2qH2  = 1.4e8;     %氢气热值1.4*10^8 J/kg
q2e = 3.6e6;        %1kwh的电能相当于3.6e6J的热能              
v2mCH4 = 0.71428;   %1立方米天然气质量0.71428千克                   
v2mh2 = 89.9e-3;    %1立方米氢气质量89.9e-3千克          
v2mco2 = 1.964;    %1立方米co2质量1.964千克         
vch42mco2=1.9;      %一立方米天然气完全燃烧后可以生成二氧化碳的重量1.9kg
%%  风机
Ewind = sdpvar(1,24);
Ewindcur = sdpvar(1,24);
%%  燃气轮机
ECHPmax = 1000*350;  %燃气轮机电出力上限kW
ECHPmin =   0;
HCHPmax = 1000*300;  %燃气轮机热出力上限kW
HCHPmin =   0;  
ditaEHCHPmax = 1000*150;    %燃气轮机总功率爬坡上限kW
ditaEHCHPmin = -1000*150;  
nHCHP =0.4;   %可利用热能站混合燃气总热能的比例
nECHP =0.35;  %可利用电能站混合燃气总热能的比例
ECHP = sdpvar(1,24);  %燃气轮机电出力  
HCHP = sdpvar(1,24);  %燃气轮机热出力
EHCHP = sdpvar(1,24); %燃气轮机电热总出力
mco2CHP = sdpvar(1,24);%燃气轮机碳排放质量kg               
vco2CHP = sdpvar(1,24);%燃气轮机碳排放体积m3                                     
mCH4CHP = sdpvar(1,24);%质量kg               
mh2CHP  = sdpvar(1,24);%质量kg                   
vch4CHP = sdpvar(1,24);%体积：标准立方米   
vH2CHP  = sdpvar(1,24);%体积：标准立方米     %掺氢比例在10%-20%    %改为0%-20% 
%%  燃气锅炉
HGBmax = 1000*80;  %kW  燃气锅炉热出力上限          
HGBmin =  0;               
ditaHGBmax = 1000*25; %kW  燃气锅炉爬坡               
ditaHGBmin =-1000*25; %kW             
nHGB = 0.92;      %混合燃气热量  到  可利用热量  的转化系数        
HGB = sdpvar(1,24);                 
% qCH4GB = sdpvar(1,24);  %GB天然气热量J              
% qH2GB  = sdpvar(1,24);  %GB氢气热量J            
mCH4GB = sdpvar(1,24);  %GB天然气质量kg      
vco2CH4 = sdpvar(1,24);
mh2GB  = sdpvar(1,24);  %GB氢气质量kg             
vch4GB = sdpvar(1,24);  %GB天然气体积m3               
vH2GB  = sdpvar(1,24);  %GB氢气体积m3     %掺氢比例在2%-20%  %改为0%-20%            
mco2GB = sdpvar(1,24);  %GB二氧化碳质量kg
vco2GB = sdpvar(1,24);  %燃气轮机碳排放体积m3    
%%  电加热锅炉
EEBmax = 1000*40;%kW             
EEBmin =  0;                
ditaEEBmax =  1000*10;   %kW                
ditaEEBmin = -1000*10;  %kW                 
nEEB = 0.9;  %这个直接就是kWh电  到 kWh热，很简单              
EEB = sdpvar(1,24);  %kW电加热锅炉的耗电                        
HEB = sdpvar(1,24);  %kW电加热锅炉的产热                        
%%  火电机组
EMmax = 1000*162;%kW     %火电机组最大发电功率 kW                                   
EMmin = 1000*45;%kW      %火电机组最小发电功率 kW                                 
ditaEMmax = 1000*100;%kW %爬坡                      
ditaEMmin =-1000*100;%kW %爬坡                        
EM = sdpvar(1,24);    %火电机组发电功率kW   
YEM = binvar(1,24);   %火电机组启停变量（1是运行，0是停止） 
YEMqi = binvar(1,24);    %0变1
YEMting = binvar(1,24);  %1变0
mco2EM = sdpvar(1,24); %火电机组碳排放量kg                        
vco2EM = sdpvar(1,24); %火电机组碳排放量m3                        
mEM = sdpvar(1,24);   %煤耗  kg       
%%  电转气
nP2H = 0.85;       %电制氢效率 电能J转氢气热能J                  
EP2Hmax = 1000*120;%kW 电转气耗电功率上限                       
EP2Hmin =   0;     %
nCH4 = 0.7;        %甲烷化效率 氢气热能J转天然气热能J              
EP2H = sdpvar(1,24);   %耗电kW                     
mh2P2H =sdpvar(1,24);   %制氢kg                        
mh2CH4 =sdpvar(1,24);   %甲烷化耗氢kg             
mch4CH4 = sdpvar(1,24); %甲烷化制取天然气 kg   
vch4CH4 = sdpvar(1,24); %甲烷化制取天然气体积m3    
mco2CH4 = sdpvar(1,24); %甲烷化吸收co2  kg                 
%%  碳补集系统              
ECCSmin =   0;                                                                  
ECCSmax = 1000*150;  %kW  %碳补集耗电功率上限                                                           
VPFmax = 29200; %m3  %碳补集富液体积上限                                                    
VPFmin =     0;                                                                                                     
VPFstart =  14600;%m3                                  
ECCS = sdpvar(1,24);  %碳补集耗电功率kW   
mco2CCSin  =  sdpvar(1,24);  %吸收co2质量kg   
mco2CCSout  =  sdpvar(1,24);  %释放co2质量kg 
vco2CCSin  =  sdpvar(1,24);  %吸收co2体积m3                                  
vco2CCSout =  sdpvar(1,24);  %释放co2体积m3  
VF = sdpvar(1,24);
VP = sdpvar(1,24);
YCCSin = binvar(1,24);

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