本发明属于电网低碳优化调度领域，具体地，涉及一种计及储液式碳捕集电厂的含风电系统低碳经济调度方法。
背景技术：
1、根据中国电力企业联合协会发布的数据，截至2023年，中国火力发电仍占据主导地位，分别占全国累计装机容量和累计发电量的47.63%和69.95%。尽管全球对于环保议题日益关注，迫切需要采取行动应对气候变化所带来的挑战，但火力发电在中国仍然扮演着不可或缺的角色。
2、随着国际社会对工业生产绿色低碳化的重视程度不断提升，减缓温室效应持续恶化的压力越发迫在眉睫。作为二氧化碳排放量较高的国民经济支柱，电力行业亟需提升燃煤机组的清洁化水平。近年来，采用碳捕集与封存（carbon capture and storage，ccs）技术将火力发电机组改装成碳捕集机组，成为实现电力低碳化的有效手段，对于确保全球气温上升控制在2摄氏度以内至关重要。国际能源署（iea）的研究报告指出，ccs技术是目前唯一在发电和工业过程中能够大幅减少化石燃料排放的解决方案之一，预计到2060年，全球累计14%的碳减排量将归功于该技术。
3、尽管中国拥有丰富的风能资源，但风力发电具有随机性和波动性强的特点，其大规模并网将增加电力系统的调峰压力，导致大量的风能被弃之不用。这不仅可能影响电力系统的稳定性，还会使碳捕集机组需要频繁参与系统调峰，增加系统的燃煤成本和启停成本，从而降低其运行经济性和环保性。
4、虽然一些研究已经开始探索碳捕集技术在不同时间尺度下对风电不确定性的抑制作用，但仍存在一些挑战。例如，在高负荷期间，碳捕集机组需要增加净出力以满足需求，但此时碳捕集的运行受到限制，无法有效减少二氧化碳排放，这对系统环境不利。
5、当前，碳捕集机组在运行过程中存在着一系列挑战，包括负荷高峰时段备用能力不足、频繁爬坡降低运行效率等。因此，我们需要寻求解决方案，确保在维持较高碳捕集能耗的同时，兼顾电力系统的经济性和环保性。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是提供一种计及储液式碳捕集电厂的含风电系统低碳经济调度方法，利用储液式碳捕集电厂参与系统调峰解决风电接入场景下的风电消纳问题，提升系统运行的稳定性和经济性。
2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种计及储液式碳捕集电厂的含风电系统低碳经济调度方法，包括以下步骤：
3、步骤1：基于燃烧后碳捕集技术，加装储液罐，构建储液式碳捕集电厂运行模型；
4、步骤2：对碳捕集机组的净出力进行量化分析；
5、步骤3：引入抽水蓄能机组和风电机组模型，以机组出力情况为决策变量，系统综合成本最优为目标，考虑机组运行约束和系统安全性约束，构建考虑碳交易的风电-碳捕集联合运行的低碳调度模型；
6、步骤4：采用松弛技术与分段线性化方法将电量不足期望值与弃风期望值分段线性化。
7、优选的方案中，所述步骤1中，储液式碳捕集电厂运行模型包括：
8、1)碳捕集系统所需能耗表达式：
9、；
10、；
11、式中：、分别为时段的火电机组总发电出力与净发电出力；为时段的碳捕集能耗，包含基本能耗与运行能耗，为捕集单位质量co2产生的运行能耗；为再生塔在时段处理的co2量；
12、2）吸收塔、再生塔在时段处理的co2量：
13、；
14、；
15、；
16、式中：为烟气分流比，表示时段进入碳捕集装置的烟气占总烟气比例；为机组产生单位电量的碳排放强度系数；、分别为t时段富液存储器的流入、流出量；为co2捕集率；为吸收塔在时段处理的co2量。
17、优选的方案中，所述步骤2中，对碳捕集机组的净出力进行量化分析包括对无溶液存储器的碳捕集机组和储液式碳捕集机组的净出力进行分析，表达式为：
18、1）对于无溶液存储器的碳捕集机组，净出力表达式为：
19、；
20、2）对于储液式碳捕集机组，净出力表达式为：
21、。
22、优选的方案中，所述步骤3中，考虑碳交易的风电-碳捕集联合运行的低碳调度模型，包括以下步骤：
23、步骤3.1：目标函数的建立：构建以系统综合成本最小的目标函数，表达式为：
24、；
25、式中，为发电煤耗成本；为起停成本；为碳交易成本；分别为系统切负荷、弃风风险成本；
26、步骤3.2：构建机组运行约束条件和系统安全约束条件，包括：
27、1）功率平衡约束：
28、；
29、式中，为第 j台碳捕集机组在时段的净出力；为第台常规火电机组在时段的总发电出力；为时段的实际风电出力；为时段的预测负荷；为碳捕集机组总台数；为常规火电机组总台数；
30、2）机组总发电出力约束：
31、；
32、式中，、分别为机组的最大、最小技术出力；
33、3）碳捕集系统运行约束：
34、；
35、；
36、式中，为碳捕集机组的运行能耗上限；
37、4）富液、贫液存储器的储量约束：
38、富液、贫液存储器在时段的储量与时段的储量及时段的流入、流出量有关，即：
39、；
40、式中，、分别为第台碳捕集机组在、时段的富液存储器储量；、分别为第台碳捕集机组在、时段的贫液存储器储量；、分别为第台碳捕集机组在时段的富液存储器流入、流出量，、分别为第台碳捕集机组在时段的贫液存储器流入、流出量；
41、上式中各量分别满足：
42、；
43、式中，、分别为富液、贫液存储器最大储量；
44、为保障日前周期性调度系统的长期运行，富液存储器和贫液存储器每日始末剩余容量需保持一致，表达式为：
45、。
46、优选的方案中，所述步骤3.1中，目标函数中的各变量的表达式为：
47、1）发电煤耗成本表达式为：
48、；
49、式中，为调度周期总时段数；为常规火电机组与碳捕集机组总台数，即；、、为机组的成本系数；为机组的总发电出力；
50、2）起停成本表达式为：
51、；
52、式中，、分别为机组在、段的开停机状态，1表示开机状态，0表示停机状态；为机组的起停成本；
53、3）碳交易成本表达式为：
54、；
55、式中，为碳交易价格系数；为系统实际碳排放量；为co2捕集量；
56、；
57、式中，为碳排放免费配额；为单位电量碳排放初始分配系数；
58、、的计算方法分别为：
59、；
60、；
61、式中，为机组的实际碳排放强度系数；、分别为第台碳捕集机组在时段捕集的co2量与运行能耗；
62、4）系统切负荷、弃风风险成本的计算表达式为：
63、；
64、；
65、式中，为单位失负荷价值；为电量不足期望值；为弃风惩罚系数；为弃风电量期望值，表示风电出力的预测误差；为风电出力预测误差的概率密度函数；、分别为系统的上、下调备用容量；、分别为风电功率预测误差的合理上、下限值。
66、优选的方案中，所述步骤4中，采用松弛技术与分段线性化方法将电量不足期望值与弃风期望值分段线性化，表达式为：
67、；
68、；
69、式中，、、、为每个分段的线性化系数。
70、本发明提供的一种计及储液式碳捕集电厂的含风电系统低碳经济调度方法，具有以下有益效果：
71、1、本发明构建了综合灵活运行碳捕集工作机制，相比传统的燃烧后碳捕集技术，综合灵活运行碳捕集技术可实现碳捕集与发电的部分解耦，实现了风电的能耗时移，且能耗时移特性能极大缓解机组的下调峰和备用压力，这种综合灵活运行的机制不仅提高了电厂整体的运行灵活性，还显著减少了对传统碳捕集机组高能耗环节的依赖。通过储液罐的加入，该技术可以在电网负荷低谷时段进行碳捕集，有效平衡电力负荷，并在高峰时段减少碳捕集的能耗，实现经济与环境效益的双赢。
72、2、本发明的方法文章构建了计及储液式碳捕集电厂的含风电系统低碳经济调度模型，探究了碳捕集机组和风电机组的联合运行机理，与传统火电调度策略以及无储液式碳捕集-风电调度策略做对比，得出风电-储液式碳捕集联合运行的发电系统在碳交易机制的支持下获得相较其他两种场景更优的经济效益与环保效益。本方法的碳捕集机组能够更专注于捕碳工作，在一个调度周期内，总成本减少了4.80%，碳排放量减少了20.64%。
73、3、本发明的方法将储液式碳捕集技术与风电系统紧密结合，显著提高了风电消纳能力。储液罐的使用使得系统能够在风电出力较高而电网负荷较低的时段，灵活调整碳捕集的时机，从而减少了风电的弃风量。与此同时，这种优化策略不仅提升了风电资源的利用率，还有效降低了对电网调峰的依赖，实现了风电消纳与碳减排的双重目标。
74、4、本发明采用松弛技术与分段线性化方法将电量不足期望值与弃风电量期望值分段线性化解决混合整数非线性规划问题，通过先进的数学技术，系统能够更加精确地描述和优化复杂的电力调度问题。这种方法大幅减少了计算难度，提高了算法的收敛速度和稳定性，为大规模风电接入电网的经济运行提供了技术保障。
1.一种计及储液式碳捕集电厂的含风电系统低碳经济调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种计及储液式碳捕集电厂的含风电系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述步骤1中，储液式碳捕集电厂运行模型包括：
3.根据权利要求1所述的一种计及储液式碳捕集电厂的含风电系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述步骤2中，对碳捕集机组的净出力进行量化分析包括对无溶液存储器的碳捕集机组和储液式碳捕集机组的净出力进行分析，表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种计及储液式碳捕集电厂的含风电系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述步骤3中，考虑碳交易的风电-碳捕集联合运行的低碳调度模型，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种计及储液式碳捕集电厂的含风电系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述步骤3.1中，目标函数中的各变量的表达式为：
6.根据权利要求2所述的一种计及储液式碳捕集电厂的含风电系统低碳经济调度方法，其特征在于，所述步骤4中，采用松弛技术与分段线性化方法将电量不足期望值与弃风期望值分段线性化，表达式为：
