清华大学深圳国际研究生院沈欣炜获国家专利权
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龙图腾网获悉清华大学深圳国际研究生院申请的专利基于VCG机制的电-气-碳联合市场下综合能源系统优化运行方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120612106B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511086431.9,技术领域涉及:G06Q30/018;该发明授权基于VCG机制的电-气-碳联合市场下综合能源系统优化运行方法是由沈欣炜;轩昂设计研发完成,并于2025-08-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于VCG机制的电-气-碳联合市场下综合能源系统优化运行方法在说明书摘要公布了:一种基于VCG机制的电‑气‑碳联合市场下综合能源系统优化运行方法,构建集成电力、天然气、碳循环及绿证交易的综合能源系统耦合模型,通过分布鲁棒优化模型最大化社会福利,采用Wasserstein模糊不确定集处理碳价与绿证价格不确定性,利用VCG机制计算各单元外部性支付值并内生确定电价与气价,最终输出满足多约束的最优调度方案。该方法能够解决现有单一市场机制资源配置低效、碳减排激励不足等问题,通过挖掘能量转换、碳循环等关联,提升多市场数据关联分析可靠性,Wasserstein不确定集增强数据受限下的鲁棒性,VCG机制避免策略性报价失真,显著提高复杂能源系统数据分析可靠性与优化决策精确性,为新型电力系统建设提供支撑。
本发明授权基于VCG机制的电-气-碳联合市场下综合能源系统优化运行方法在权利要求书中公布了:1.一种基于VCG机制的电-气-碳联合市场下综合能源系统优化运行方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、构建包含碳捕集电厂PP-CCS、燃气发电机组GS-GPG及电转气装置RES-PtG的综合能源系统IEGS耦合模型,所述耦合模型集成电力网络、天然气网络、碳循环系统及绿色证书交易机制;其中,所述电力网络通过直流潮流方程建模,包含发电机组出力约束、爬坡率约束及节点相角约束;所述天然气网络通过Weymouth方程建模,引入二进制变量表征管道气流方向,采用McCormick松弛处理压力平方差与流向的双线性项,并施加流量及压力约束;所述碳循环系统通过PP-CCS单元捕集C供给RES-PtG单元合成甲烷,形成闭环碳循环;所述绿色证书交易要求化石能源单元购买不低于其发电量预定百分比的绿色证书配额;所述RES-PtG单元建模包括:可再生能源出力受预测范围约束,富余电力供给电转气装置;电转气过程分为电解制氢与甲烷化两阶段,分别通过效率系数转换计算氢气产量及甲烷产量;甲烷合成所需C质量与生成C质量满足固定化学计量比; S2、建立以社会福利最大化为目标的分布鲁棒优化模型,所述社会福利包括电力交易收益、天然气交易收益、碳交易收益、绿色证书交易收益及系统运行成本;针对碳价与绿色证书价格的不确定性,构建基于Wasserstein距离的模糊不确定集,以最小化最坏情形期望下的目标函数;所述Wasserstein模糊不确定集构建包括:基于历史碳价及绿证价格样本定义经验分布;以该经验分布为中心、Wasserstein距离为半径定义不确定性集合,半径参数通过样本最大偏差及预设置信水平计算;引入矩形边界集收缩可行域,其边界由样本均值及预设容差参数确定; S3、采用VCG机制进行市场出清:计算各参与单元在场时的最优社会福利;逐一虚拟移除各参与单元并重新求解社会福利最大值;根据移除前后社会福利差值确定各单元的外部性支付值;基于支付值及单元出力内生确定电价与气价;其中,所述VCG机制实施流程包括:求解所有单元在场时社会福利最大化的最优调度方案;对每个单元执行虚拟移除操作,重新求解移除后最优社会福利;计算单元支付值=移除后社会福利-移除后其他单元在当前最优方案下的福利;根据单元支付值及出力计算个体能量价格,并公布系统统一价格; S4、求解所述分布鲁棒优化模型,输出满足电-气网络约束及多市场平衡条件的最优调度方案。
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