文章解读与仿真程序复现思路——电力系统自动化EI\CSCD\北大核心《考虑电-证-碳机制协同的绿...工业园区分布式优化运行策略》

本文主要是介绍文章解读与仿真程序复现思路——电力系统自动化EI\CSCD\北大核心《考虑电-证-碳机制协同的绿...工业园区分布式优化运行策略》，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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这篇文章的核心内容是关于在实现“碳达峰·碳中和”目标的背景下，针对绿电工业园区提出的一套考虑电-证-碳机制协同的分布式优化运行策略。以下是文章的主要内容概述：

1. 研究背景：在“碳达峰·碳中和”目标的驱动下，工业园区作为电力系统的重要组成部分，需要实现绿色转型和低碳化发展。

2. 研究目的：提出一种考虑电-证-碳机制协同的绿电工业园区动态定价与能量管理策略，以促进可再生能源的消纳和实现低碳化发展。

3. 策略框架：建立了“一主多从”能量管理框架，包括园区运营商与多类型工业用户之间的利益交互关系。

4. 双层博弈模型：

   • 上层模型：优化运营商的动态定价策略，考虑绿证交易和碳交易机制的联动。
   • 下层模型：优化负荷能量管理策略，充分利用用户间的差异化特征。

5. 求解算法：提出基于改进的交替方向乘子法（VPP-ADMM）的高效分层迭代求解算法，用以解决双层博弈模型。

6. 算例研究：通过典型系统算例，验证了所提策略的有效性，包括运营商和用户的经济效益分析、差异性定价策略结果分析、储能资源共享效益分析以及绿电消纳和碳减排效果分析。

7. 研究结论：

   • 建立的模型和策略能够实现园区运营商和用户整体利益的提升。
   • 考虑电-证-碳机制的协同作用，可进一步促进绿电消纳和低碳化发展。
   • 差异性电价机制和共享储能的规模化效应，提高了园区能量管理的灵活性与整体效益。

8. 关键词：工业园区、电-证-碳机制协同、差异性工业负荷、绿电园区、共享储能。

9. 项目支持：研究得到国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司项目的支持。

这篇文章为绿电工业园区在实现“双碳”目标过程中的优化运行提供了一种新的思路和方法，通过合理的电-证-碳机制协同和能量管理，促进了工业园区的绿色低碳发展。

根据文章的摘要和描述，复现仿真的主要思路可以概括为以下几个步骤：

1. 系统结构和参数设置：定义工业园区的能源结构，包括清洁能源供应基地、差异性工业用户和共享储能电站。设置风光出力预测、负荷需求、燃气轮机参数、绿证和碳交易市场价格等。

2. 建立双层博弈模型：

   • 上层模型：以园区运营商为目标，优化动态定价策略。
   • 下层模型：以工业用户为目标，优化能量管理策略。

3. 算法实现：实现基于改进的交替方向乘子法（VPP-ADMM）的迭代求解算法，用于求解双层博弈模型。

4. 数据预处理：对输入数据进行预处理，包括风光出力、负荷需求等，以适应模型的需要。

5. 仿真运行：运行仿真模型，记录运营商和用户的优化结果。

6. 结果分析：分析仿真结果，包括经济效益、绿电消纳、碳排放等。

以下是使用Python语言表示的简化版仿真程序框架：

# 导入所需的库
import numpy as np
from scipy.optimize import minimize# 定义参数和变量
# 此处应包括风光预测出力、负荷需求、燃气轮机参数等
# 例如：
# wind_power = np.array([...])
# solar_power = np.array([...])
# load_demand = np.array([...])# 定义上层模型目标函数
def objective_upper_model(pricing_strategy):# 根据文章中的公式计算运营商收益# 此处应包括购电成本、发电成本、绿证交易成本等return total_cost# 定义下层模型目标函数
def objective_lower_model(user_strategy, pricing_strategy):# 根据文章中的公式计算用户成本# 此处应包括购电成本、负荷调整成本、储能使用成本等return user_total_cost# 定义约束条件
def constraints(user_strategy):# 包括储能约束、功率平衡约束等return constraints_list# 定义VPP-ADMM算法
def vpp_admm(pricing_strategy, user_strategies):# 初始化拉格朗日乘子和惩罚参数# 进行迭代求解# 更新拉格朗日乘子和惩罚参数return updated_pricing_strategy, updated_user_strategies# 主函数
def main():# 参数初始化# 初始化风光出力、负荷需求等# 双层博弈模型求解for iteration in range(max_iterations):pricing_strategy = ...  # 根据实际情况初始化或更新user_strategies = ...  # 初始化所有用户策略# 求解上层模型upper_result = minimize(objective_upper_model,pricing_strategy,constraints=...,method='SLSQP')# 更新运营商定价策略pricing_strategy = upper_result.x# 求解下层模型（用户能量管理策略）for user_index, user_strategy in enumerate(user_strategies):lower_result = minimize(objective_lower_model,user_strategy,args=(pricing_strategy,),constraints=constraints,method='SLSQP')user_strategies[user_index] = lower_result.x# 调用VPP-ADMM算法更新策略pricing_strategy, user_strategies = vpp_admm(pricing_strategy, user_strategies)# 检查收敛条件if check_convergence(pricing_strategy, user_strategies):break# 输出结果print("运营商收益:", objective_upper_model(pricing_strategy))for index, user_strategy in enumerate(user_strategies):print(f"用户 {index} 成本:", objective_lower_model(user_strategy, pricing_strategy))# 进行进一步的分析，如绿电消纳、碳排放等if __name__ == "__main__":main()

请注意，上述代码仅为程序框架，具体的函数实现需要根据文章中提出的模型和方法进行详细设计和编码。实际的程序实现会更加复杂，需要包括详细的参数设置、约束条件定义、目标函数计算以及收敛条件判断等。此外，还需要与具体的电力市场规则和操作实践相结合。

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