考虑联合运行的碳捕集虚拟电厂调度模型

为了增强电力系统的灵活性与经济性、促进新能源的消纳，针对碳捕集机组传统运行方式在新能源大规模并网背景下灵活性不足的问题。基于碳捕集设备的运行原理，考虑将区域内风电、光伏、储能与碳捕集电厂进行集成，通过虚拟电厂进行调度，使碳捕集设备采用火电、风电、光伏联合供电的方式运行。引入风光储碳捕集虚拟电厂联合运行系统总成本最小的目标函数，兼顾系统的环境友好性，建立考虑联合运行的碳捕集虚拟电厂调度模型，算例分析验证了本文所提模型能够显著促进风电、光伏的消纳并提高系统的经济性与环境友好性。

双碳背景下， 国家大力鼓励新能源并网， 并且进一步提高新能源入网比例， 但是主流新能源如光伏、风电等均具有出力难以准确预测的缺点[1]，因此在可再生能源并网背景下，电网往往需要保留一定比例的化石能源来维持其稳定运行。这使得电力系统的碳减排进程受到阻碍。碳捕集电厂正是在此背景下的产物，其通过消耗一定的机组能量来捕集机组产生的碳排放，虽然会降低机组的供电效率，但是能够有效地减少机组的碳排放量[2]。

关于碳捕集电厂在电力系统中的运行方式，文献[3] [4]考虑将碳捕集电厂与电气综合能源系统结合， 验证了碳捕集装置在综合能源系统中能够有效提升电转气的运行效益，降低系统碳排放。文献[5]考虑了碳捕集电厂储液式与分流式相结合的灵活运行方式，建立了含风电的电力系统低碳经济调度模型，验证了灵活运行方式对于系统成本和碳排放量的优化作用。文献[6] [7]考虑了碳捕集结合新能源的运行情况， 构建了新能源与碳捕集多源协调的考虑风电消纳效益的优化调度模型，通过优化不同类型机组出力，有效地促进了新能源消纳、降低了系统的碳排放强度。可以看出，碳捕集电厂由于其所具有的相对于传统电厂更优的环境友好性和调峰特性[8]，被广泛用于多种能源配合下的电力系统中。

目前对于含碳捕集电厂的多能源调度模型研究多数侧重于碳捕集机组与系统内其他能源形式的出力情况，通过协调出力来帮助系统降低碳排放，提升系统经济效益。对于系统内碳捕集设备与其他能源形式更深层次的协同运行方式研究较少。同时，现有研究中的碳捕集设备运行时均依附于普通发电机组， 与没有碳捕获设备的机组相比， 其捕获CO2所需的能量会显著降低这些机组的发电效率和净功率输出[9]。

并且捕集能耗和对于CO2 的捕集量与机组自身运行情况高度绑定，在如今能源系统中能源形式多样、参与主体多样的背景下显得灵活性不足。

综上，为了减少系统的碳排放量并降低系统的运行成本、促进风电和光伏的消纳，在前人研究的基础上，本文考虑将区域内光伏、风电、储能设备、碳捕集电厂进行集成，构建含碳捕集的新能源消纳虚拟电厂，建立虚拟电厂协调下光伏、风电、储能设备、碳捕集电厂的联合运行模型。最后通过算例仿真验证了本文调度模型能够实现系统弃光、弃风量的减少并能够降低系统的运行成本。

2. 虚拟电厂协调下碳捕集电厂联合运行特性分析 2.1. 碳捕集电厂系统结构 碳捕集机组由常规发电机组加装碳捕集设备组成，图1 为碳捕集电厂的能量流动框图，图中的能量