CN117216963B - 一种含碳-氢利用的综合能源系统运行方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种含碳‑氢利用的综合能源系统运行方法，该方法包括构建含碳‑氢利用的综合能源系统运行模型的目标函数；构建含碳‑氢利用的综合能源系统运行模型的电、热、氢、二氧化碳、甲烷、甲醇能量物质平衡约束；构建含碳‑氢利用的综合能源系统运行模型的热电联产机组、热泵机组、碳捕集机组、碳存储设备、电制氢设备、氢存储设备、甲烷化设备、甲醇化设备约束；计算综合能源系统所在电网和热网的碳排放强度；求解含碳‑氢利用的综合能源系统运行模型，得到综合能源系统在目标函数最大值下的运行决策，对综合能源系统进行运行。
Description
技术领域
本发明属于综合能源运行技术领域，尤其是涉及一种含碳-氢利用的综合能源系统运行方法。
背景技术
目前，电力生产以火力发电为主，火力发电燃烧的化石燃料是二氧化碳排放的主要来源之一。全球变暖和日益严重的环境问题促使许多国家将重点放在减少碳排放上。可再生能源的开发可以有效减少能源系统的碳排放，应对日益增长的能源需求。低碳综合能源系统是未来发展的主流方向。在运行过程中，碳捕集与封存技术与电解水制氢技术的合理配置对系统的低碳经济运行至关重要。现有的碳捕集技术通常由在传统发电机组上加装碳捕集设备。然而，仅考虑增加碳捕集装置捕获二氧化碳，虽然可以降低系统的排碳量，但不足以满足可再生能源的再生利用，从而进一步的降低系统的运行成本。电解水制氢技术作为一种氢气再生技术，具有很大消纳光伏风电等可再生能源的能力，并且具有较强灵活性。若能将制氢技术协调配合碳捕集技术，形成含碳-氢利用的综合能源系统，并考虑以其模型进行调度，则能很好地发挥碳-氢的利用以提高综合能源系统的低碳性。
发明内容
发明目的：基于此，有必要针对上述问题，提供一种含碳-氢利用的综合能源系统运行方法。
技术方案，为了实现上述发明目的，本发明提出一种含碳-氢利用的综合能源系统运行方法，所述方法包括：
步骤1，构建含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的目标函数；
步骤2，构建含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的电、热、氢、二氧化碳、甲烷、甲醇能量物质平衡约束；
步骤3，构建含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的热电联产机组、热泵机组、碳捕集机组、碳存储设备、电制氢设备、氢存储设备、甲烷化设备、甲醇化设备约束；
步骤4，计算综合能源系统所在电网和热网的碳排放强度；
步骤5，将电网和热网的碳排放强度带入目标函数中，并结合步骤2和步骤3的约束，得到综合能源系统在目标函数最大值下的运行决策，对综合能源系统进行运行。
进一步的，在步骤(1)中，构建含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的目标函数，表示如下：
式中：s为可再生能源出力场景，t为运行时段，i为综合能源系统，j为电网节点，k为热网节点；NS为可再生能源出力场景总数，NT为运行时段总数，NI为综合能源系统总数，NJ为电网节点总数，NK为热网节点总数，Pros表示可再生能源出力场景s的概率，Δt表示时间间隔，表示第t时段的氢气销售价格，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的氢气销售量，/>表示第t时段的甲烷销售价格，/>表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷销售量，/>表示第t时段的甲醇销售价格，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲醇销售量，/>表示第t时段的碳封存价格，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的二氧化碳封存量，/>表示电网节点j在第t时段的碳排放价格，/>表示电网节点j在第t时段的碳排放强度，/>表示电网节点j处热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的电功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段甲烷生产消耗的电功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段制氢消耗的功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段甲醇生产消耗的电功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段碳捕集机组消耗的电功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段的光伏发电功率，/>表示电网节点j处在第t时段的电负荷，/>表示热网节点k在第t时段的碳排放价格，/>表示热网节点k在第t时段的碳排放强度，/>表示热网节点k处热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的热功率，/>表示热网节点k处热泵在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的热功率，/>表示热网节点k处在第t时段的热负荷。
进一步的，所述步骤(2)中的约束如下：
(201)建立电能量平衡约束:
式中，表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的电功率，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的光伏发电功率，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段制氢消耗的功率，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段碳捕集机组消耗的电功率，/>表示第i个综合能源系统在在可再生能源出力场景s下的第t时段甲烷生产消耗的电功率，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段甲醇生产消耗的电功率，/>表示第i个综合能源系统的热泵在可再生能源出力场景s下的第t时段消耗的电功率；
(202)建立热能量平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的热功率，/>表示第i个综合能源系统的热泵在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的热功率；
(203)建立氢能量平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统的电制氢设备在可再生能源出力场景s下的第t时段的氢气生产量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段生产甲烷的氢气消耗量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段生产甲醇的氢气消耗量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的储氢量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t-1时段的储氢量；
(204)建立二氧化碳物质平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统的碳捕集机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的二氧化碳捕集量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段生产甲烷的二氧化碳消耗量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段生产甲醇的二氧化碳消耗量，/>表示第i个综合能源系统的碳储存设备在可再生能源出力场景s下的第t时段的二氧化碳储量，/>表示第i个综合能源系统的碳储存设备在可再生能源出力场景s下的第t-1时段的二氧化碳储量；
(205)建立甲烷物质平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷化设备的甲烷产量，/>表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷消耗量；/>表示第i个综合能源系统的热泵在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷消耗量；/>表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷损耗量；
(206)建立甲醇物质平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲醇化设备的甲醇产量，/>表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲醇损耗量。
进一步的，所述步骤(3)的约束如下：
(301)建立热电联产机组约束:
式中，αi，βi表示第i个综合能源系统的热电联产机组甲烷消耗二次函数的系数，ki表示第i个综合能源系统的热电联产机组的热电转化系数；Pi chp,max和Pi chp,min分别表示第i个综合能源系统的热电联产机组的最大和最小电功率，表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t-1时段提供的电功率，/>和/>分别表示第i个综合能源系统的热电联产机组最大向下和向上爬坡率；
(302)建立热泵机组约束
式中，γi表示第i个综合能源系统的热泵机组甲烷消耗函数的系数；COPi hp表示第i个综合能源系统的热泵机组的制热系数，Pi hp,max和Pi hp,min分别表示第i个综合能源系统的热泵机组的最大和最小电功率；
(303)建立碳捕集机组约束
式中，表示第i个综合能源系统的碳捕集机组的耗电系数，/>表示第i个综合能源系统的碳捕集机组的效率，/>表示第i个综合能源系统热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的碳排放强度；/>表示第i个综合能源系统的碳捕集机组的最大碳捕集量；
(304)建立碳存储设备约束
式中，表示第i个综合能源系统的碳存储设备的最大碳储量；
(305)建立电制氢设备约束:
式中，表示第i个综合能源系统的电制氢设备的耗电系数，/>表示第i个综合能源系统的电制氢设备的最大制氢量；
(306)建立氢存储设备约束
式中，表示第i个综合能源系统的氢存储设备的最大氢储量；
(307)建立甲烷化设备约束
式中，表示甲烷与二氧化碳的质量比系数，/>表示甲烷与氢气的质量比系数，/>表示第i个综合能源系统的甲烷化设备的耗电系数，/>表示第i个综合能源系统的甲烷化设备的最大甲烷产量；
(308)建立甲醇化设备约束
式中，表示甲醇与二氧化碳的质量比系数，/>表示甲醇与氢气的质量比系数，/>表示第i个综合能源系统的甲醇化设备的耗电系数，/>表示第i个综合能源系统的甲醇化设备的最大甲醇产量。
进一步的，所述步骤(4)的具体过程如下：
(401)建立电网的碳排放强度计算模型：
式中，l为电网支路，m和n为电网节点，g为发电机组，o(l)，r(l)表示电网支路的首端节点和末端节点，表示电网支路l在t时段的碳排放强度，/>和/>分别表示电网节点m和n处在t时段的碳排放量，fl,t表示电网支路l在t时段的有功功率，al,t表示电网支路l在t时段的平方电流，Rl表示电网支路l的电阻：Pj,g,t表示电网节点j处的发电机g的输入功率，/>表示电网节点j处发电机组g在t时段的的碳排放强度；
(402)建立热网的碳排放强度计算模型：
式中：p为热网管道，q为热网节点，k为供热机组，t(p)表示热网管道的末端节点，表示热网管道p在t时段的碳排放强度，/>表示热网节点q处在t时段的碳排放量，c表示热水的比热容，/>表示热网管道p在t时段的热水质量流率，/>和/>分别表示热网管道p在t时段的热水始端温度和末端温度，Tt a表示t时段的环境温度，λp表示热网管道p的传热系数，Lp表示热网管道p的长度，/>表示热网节点j处的供热机组k在t时段的的碳排放强度，mk,t表示热网节点k在t时段的热水质量流率，/>和/>分别表示热网节点k的供热机组h在t时段的热水入口温度和出口温度；
进一步的，所述步骤(5)的具体过程如下：
根据公式(29)和公式(32)分别计算电网的碳排放强度和热网的碳排放强度并将获得的/>和/>的数值作为已知参数输入到含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的目标函数(1)中。
有益效果，与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益技术效果：
上述考虑碳-氢利用的综合能源系统运行方法，考虑了综合能源系统的二氧化碳捕集、氢能的生产、利用二氧化碳和氢能生产甲烷和甲醇的碳-氢利用方法，构建了完整的含碳-氢利用的综合能源系统的数学模型，并对碳-氢综合能源系统的运行模型进行求解，获得碳-氢综合能源系统的运行决策，通过对碳-氢综合能源系统进行调度，降低了综合能源系统的碳排放，提高了甲烷甲醇清洁能源的产量，提高了可再生能源的利用率。
附图说明
图1为碳-氢利用的综合能源系统运行方法的流程示意图；
图2为电网和热网的网络拓扑图；
图3为综合能源系统运行结果图；
图4为综合能源系统碳排放结果图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，本发明提出一种含碳-氢利用的综合能源系统运行方法，所述方法包括：
步骤1，构建含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的目标函数；
步骤2，构建含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的电、热、氢、二氧化碳、甲烷、甲醇能量物质平衡约束；
步骤3，构建含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的热电联产机组、热泵机组、碳捕集机组、碳存储设备、电制氢设备、氢存储设备、甲烷化设备、甲醇化设备约束；
步骤4，计算综合能源系统所在电网和热网的碳排放强度；
步骤5，将电网和热网的碳排放强度带入目标函数中，并结合步骤2和步骤3的约束，得到综合能源系统的运行决策，对综合能源系统进行运行。
进一步的，在步骤(1)中，构建含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的目标函数，表示如下：
式中：s为可再生能源出力场景，t为运行时段，i为综合能源系统，j为电网节点，k为热网节点；NS为可再生能源出力场景总数，NT为运行时段总数，NI为综合能源系统总数，NJ为电网节点总数，NK为热网节点总数，Pros表示可再生能源出力场景s的概率，Δt表示时间间隔，表示第t时段的氢气销售价格，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的氢气销售量，/>表示第t时段的甲烷销售价格，/>表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷销售量，/>表示第t时段的甲醇销售价格，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲醇销售量，/>表示第t时段的碳封存价格，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的二氧化碳封存量，/>表示电网节点j在第t时段的碳排放价格，/>表示电网节点j在第t时段的碳排放强度，/>表示电网节点j处热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的电功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段甲烷生产消耗的电功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段制氢消耗的功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段甲醇生产消耗的电功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段碳捕集机组消耗的电功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段的光伏发电功率，/>表示电网节点j处在第t时段的电负荷，/>表示热网节点k在第t时段的碳排放价格，/>表示热网节点k在第t时段的碳排放强度，/>表示热网节点k处热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的热功率，/>表示热网节点k处热泵在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的热功率，/>表示热网节点k处在第t时段的热负荷。
进一步的，所述步骤(2)中的约束如下：
(201)建立电能量平衡约束:
式中，表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的电功率，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的光伏发电功率，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段制氢消耗的功率，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段碳捕集机组消耗的电功率，/>表示第i个综合能源系统在在可再生能源出力场景s下的第t时段甲烷生产消耗的电功率，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段甲醇生产消耗的电功率，/>表示第i个综合能源系统的热泵在可再生能源出力场景s下的第t时段消耗的电功率；
(202)建立热能量平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的热功率，/>表示第i个综合能源系统的热泵在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的热功率；
(203)建立氢能量平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统的电制氢设备在可再生能源出力场景s下的第t时段的氢气生产量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段生产甲烷的氢气消耗量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段生产甲醇的氢气消耗量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的储氢量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t-1时段的储氢量；
(204)建立二氧化碳物质平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统的碳捕集机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的二氧化碳捕集量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段生产甲烷的二氧化碳消耗量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段生产甲醇的二氧化碳消耗量，/>表示第i个综合能源系统的碳储存设备在可再生能源出力场景s下的第t时段的二氧化碳储量，/>表示第i个综合能源系统的碳储存设备在可再生能源出力场景s下的第t-1时段的二氧化碳储量；
(205)建立甲烷物质平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷化设备的甲烷产量，/>表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷消耗量；/>表示第i个综合能源系统的热泵在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷消耗量；/>表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷损耗量；
(206)建立甲醇物质平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲醇化设备的甲醇产量，/>表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲醇损耗量。
进一步的，所述步骤(3)的约束如下：
(301)建立热电联产机组约束:
式中，αi，βi表示第i个综合能源系统的热电联产机组甲烷消耗二次函数的系数，ki表示第i个综合能源系统的热电联产机组的热电转化系数；Pi chp,max和Pi chp,min分别表示第i个综合能源系统的热电联产机组的最大和最小电功率，表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t-1时段提供的电功率，/>和/>分别表示第i个综合能源系统的热电联产机组最大向下和向上爬坡率；
(302)建立热泵机组约束
/>
式中，γi表示第i个综合能源系统的热泵机组甲烷消耗函数的系数；COPi hp表示第i个综合能源系统的热泵机组的制热系数，Pi hp,max和Pi hp,min分别表示第i个综合能源系统的热泵机组的最大和最小电功率；
(303)建立碳捕集机组约束
式中，表示第i个综合能源系统的碳捕集机组的耗电系数，/>表示第i个综合能源系统的碳捕集机组的效率，/>表示第i个综合能源系统热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的碳排放强度；/>表示第i个综合能源系统的碳捕集机组的最大碳捕集量；
(304)建立碳存储设备约束
式中，表示第i个综合能源系统的碳存储设备的最大碳储量；
(305)建立电制氢设备约束:
式中，表示第i个综合能源系统的电制氢设备的耗电系数，/>表示第i个综合能源系统的电制氢设备的最大制氢量；
(306)建立氢存储设备约束
式中，表示第i个综合能源系统的氢存储设备的最大氢储量；
(307)建立甲烷化设备约束
式中，表示甲烷与二氧化碳的质量比系数，/>表示甲烷与氢气的质量比系数，/>表示第i个综合能源系统的甲烷化设备的耗电系数，/>表示第i个综合能源系统的甲烷化设备的最大甲烷产量；
(308)建立甲醇化设备约束
式中，表示甲醇与二氧化碳的质量比系数，/>表示甲醇与氢气的质量比系数，/>表示第i个综合能源系统的甲醇化设备的耗电系数，/>表示第i个综合能源系统的甲醇化设备的最大甲醇产量。
进一步的，所述步骤(4)的具体过程如下：
(401)建立电网的碳排放强度计算模型：
式中，l为电网支路，m和n为电网节点，g为发电机组，o(l)，r(l)表示电网支路的首端节点和末端节点，表示电网支路l在t时段的碳排放强度，/>和/>分别表示电网节点m和n处在t时段的碳排放量，fl,t表示电网支路l在t时段的有功功率，al,t表示电网支路l在t时段的平方电流，Rl表示电网支路l的电阻：Pj,g,t表示电网节点j处的发电机g的输入功率，/>表示电网节点j处发电机组g在t时段的的碳排放强度；
(402)建立热网的碳排放强度计算模型：
式中，p为热网管道，q为热网节点，k为供热机组，t(p)表示热网管道的末端节点，表示热网管道p在t时段的碳排放强度，/>表示热网节点q处在t时段的碳排放量，c表示热水的比热容，/>表示热网管道p在t时段的热水质量流率，/>和/>分别表示热网管道p在t时段的热水始端温度和末端温度，Tt a表示t时段的环境温度，λp表示热网管道p的传热系数，Lp表示热网管道p的长度，/>表示热网节点j处的供热机组k在t时段的的碳排放强度，mk,t表示热网节点k在t时段的热水质量流率，/>和/>分别表示热网节点k的供热机组h在t时段的热水入口温度和出口温度；
进一步的，所述步骤(5)的具体过程如下：
根据公式(29)和公式(32)分别计算电网的碳排放强度和热网的碳排放强度并将获得的/>和/>的数值作为已知参数输入到含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的目标函数(1)中。
在一个实施例中，采用3个综合能源系统进行测试，3个综合能源系统分别接于电网的1、9和6节点以及热网的31、1和32节点，电网和热网的结构如图2所示。使用GAMS平台上的IPOPT求解器来求解含碳-氢利用的综合能源系统运行模型，得到综合能源系统的运行策略。
图3给出了综合能源系统1的运行结果，甲烷合成、甲醇合成、电解槽和二氧化碳捕集的功率值总是负的，这意味着它们在综合能源系统中充当负载。随着光伏产量的增加，甲烷合成、甲醇合成和电解槽消耗的功率越来越大。
综合能源系统1的碳排放结果如图4所示。综合能源系统的碳排放是通过碳排放流来计算的，与实际碳排放量(图4中黑色曲线)相比，利用碳排放流(图4中白色曲线)计算的碳排放量减少了41.4％，这表明利用碳排放流理论可以有效降低综合能源系统的碳排放量。表1比较了碳捕集对各综合能源系统碳排放的影响。综合能源系统1、2和3的碳排放量分别下降27.1％、27.4％和27.2％，这表明了所提综合能源系统运行方法能有效地降低碳排放。
表1含与不含CCS的碳排放比较
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种含碳-氢利用的综合能源系统运行方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1，构建含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的目标函数；
步骤2，构建含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的电、热、氢、二氧化碳、甲烷、甲醇能量物质平衡约束；
步骤3，构建含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的热电联产机组、热泵机组、碳捕集机组、碳存储设备、电制氢设备、氢存储设备、甲烷化设备、甲醇化设备约束；
步骤4，计算综合能源系统所在电网和热网的碳排放强度；
步骤5，将电网和热网的碳排放强度带入目标函数中，并结合步骤2和步骤3的约束，得到综合能源系统在目标函数最大值下的运行决策，对综合能源系统进行运行；
在步骤(1)中，构建含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的目标函数，表示如下：
式中：s为可再生能源出力场景，t为运行时段，i为综合能源系统，j为电网节点，k为热网节点；NS为可再生能源出力场景总数，NT为运行时段总数，NI为综合能源系统总数，NJ为电网节点总数，NK为热网节点总数，Pros表示可再生能源出力场景s的概率，Δt表示时间间隔，表示第t时段的氢气销售价格，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的氢气销售量，/>表示第t时段的甲烷销售价格，/>表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷销售量，/>表示第t时段的甲醇销售价格，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲醇销售量，/>表示第t时段的碳封存价格，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的二氧化碳封存量，/>表示电网节点j在第t时段的碳排放价格，/>表示电网节点j在第t时段的碳排放强度，/>表示电网节点j处热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的电功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段甲烷生产消耗的电功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段制氢消耗的功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段甲醇生产消耗的电功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段碳捕集机组消耗的电功率，/>表示电网节点j处在可再生能源出力场景s下的第t时段的光伏发电功率，/>表示电网节点j处在第t时段的电负荷，/>表示热网节点k在第t时段的碳排放价格，/>表示热网节点k在第t时段的碳排放强度，/>表示热网节点k处热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的热功率，/>表示热网节点k处热泵在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的热功率，/>表示热网节点k处在第t时段的热负荷；
所述步骤(4)的具体过程如下：
(401)建立电网的碳排放强度计算模型：
式中，l为电网支路，m和n为电网节点，g为发电机组，o(l)，r(l)表示电网支路的首端节点和末端节点，表示电网支路l在t时段的碳排放强度，/>和/>分别表示电网节点m和n处在t时段的碳排放量，fl,t表示电网支路l在t时段的有功功率，al,t表示电网支路l在t时段的平方电流，Rl表示电网支路l的电阻：Pj,g,t表示电网节点j处的发电机g的输入功率，表示电网节点j处发电机组g在t时段的的碳排放强度；
(402)建立热网的碳排放强度计算模型：
式中：p为热网管道，q为热网节点，k为供热机组，t(p)表示热网管道的末端节点，表示热网管道p在t时段的碳排放强度，/>表示热网节点q处在t时段的碳排放量，c表示热水的比热容，/>表示热网管道p在t时段的热水质量流率，/>和/>分别表示热网管道p在t时段的热水始端温度和末端温度，Tt a表示t时段的环境温度，λp表示热网管道p的传热系数，Lp表示热网管道p的长度，/>表示热网节点j处的供热机组k在t时段的的碳排放强度，mk,t表示热网节点k在t时段的热水质量流率，/>和/>分别表示热网节点k的供热机组h在t时段的热水入口温度和出口温度。
2.根据权利要求1所述一种含碳-氢利用的综合能源系统运行方法，其特征在于，所述步骤(2)中的约束如下：
(201)建立电能量平衡约束:
式中，表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的电功率，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的光伏发电功率，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段制氢消耗的功率，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段碳捕集机组消耗的电功率，/>表示第i个综合能源系统在在可再生能源出力场景s下的第t时段甲烷生产消耗的电功率，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段甲醇生产消耗的电功率，/>表示第i个综合能源系统的热泵在可再生能源出力场景s下的第t时段消耗的电功率；
(202)建立热能量平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的热功率，/>表示第i个综合能源系统的热泵在可再生能源出力场景s下的第t时段提供的热功率；
(203)建立氢能量平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统的电制氢设备在可再生能源出力场景s下的第t时段的氢气生产量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段生产甲烷的氢气消耗量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段生产甲醇的氢气消耗量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的储氢量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t-1时段的储氢量；
(204)建立二氧化碳物质平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统的碳捕集机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的二氧化碳捕集量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段生产甲烷的二氧化碳消耗量，/>表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段生产甲醇的二氧化碳消耗量，/>表示第i个综合能源系统的碳储存设备在可再生能源出力场景s下的第t时段的二氧化碳储量，/>表示第i个综合能源系统的碳储存设备在可再生能源出力场景s下的第t-1时段的二氧化碳储量；
(205)建立甲烷物质平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷化设备的甲烷产量，/>表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷消耗量；/>表示第i个综合能源系统的热泵在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷消耗量；/>表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲烷损耗量；
(206)建立甲醇物质平衡约束
式中，表示第i个综合能源系统在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲醇化设备的甲醇产量，/>表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的甲醇损耗量。
3.根据权利要求1所述一种含碳-氢利用的综合能源系统运行方法，其特征在于，所述步骤(3)的约束如下：
(301)建立热电联产机组约束:
式中，αi，βi表示第i个综合能源系统的热电联产机组甲烷消耗二次函数的系数，ki表示第i个综合能源系统的热电联产机组的热电转化系数；Pi chp,max和Pi chp,min分别表示第i个综合能源系统的热电联产机组的最大和最小电功率，表示第i个综合能源系统的热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t-1时段提供的电功率，ri d和ri u分别表示第i个综合能源系统的热电联产机组最大向下和向上爬坡率；
(302)建立热泵机组约束
式中，γi表示第i个综合能源系统的热泵机组甲烷消耗函数的系数；COPi hp表示第i个综合能源系统的热泵机组的制热系数，Pi hp,max和Pi hp,min分别表示第i个综合能源系统的热泵机组的最大和最小电功率；
(303)建立碳捕集机组约束
式中，表示第i个综合能源系统的碳捕集机组的耗电系数，/>表示第i个综合能源系统的碳捕集机组的效率，/>表示第i个综合能源系统热电联产机组在可再生能源出力场景s下的第t时段的碳排放强度；/>表示第i个综合能源系统的碳捕集机组的最大碳捕集量；
(304)建立碳存储设备约束
式中，表示第i个综合能源系统的碳存储设备的最大碳储量；
(305)建立电制氢设备约束:
式中，表示第i个综合能源系统的电制氢设备的耗电系数，/>表示第i个综合能源系统的电制氢设备的最大制氢量；
(306)建立氢存储设备约束
式中，表示第i个综合能源系统的氢存储设备的最大氢储量；
(307)建立甲烷化设备约束
式中，表示甲烷与二氧化碳的质量比系数，/>表示甲烷与氢气的质量比系数，/>表示第i个综合能源系统的甲烷化设备的耗电系数，/>表示第i个综合能源系统的甲烷化设备的最大甲烷产量；
(308)建立甲醇化设备约束
式中，表示甲醇与二氧化碳的质量比系数，/>表示甲醇与氢气的质量比系数，表示第i个综合能源系统的甲醇化设备的耗电系数，/>表示第i个综合能源系统的甲醇化设备的最大甲醇产量。
4.根据权利要求1所述一种含碳-氢利用的综合能源系统运行方法，其特征在于，所述步骤(5)的具体过程如下：根据公式(29)和公式(32)分别计算电网的碳排放强度和热网的碳排放强度/>并将获得的/>和/>的数值作为已知参数输入到含碳-氢利用的综合能源系统运行模型的目标函数(1)中。
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