<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Energy Res.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Energy Research</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Energy Res.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-598X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1283429</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fenrg.2023.1283429</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Energy Research</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Low-carbon optimal operation of the integrated energy system considering integrated demand response</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Ji et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fenrg.2023.1283429">10.3389/fenrg.2023.1283429</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Ji</surname>
<given-names>Xiu</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2420122/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/project-administration/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Meng</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2411821/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Meiyue</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2420131/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Han</surname>
<given-names>Huanhuan</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2420088/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>National Local Joint Engineering Research Center for Smart Distribution Grid Measurement and Control with Safety Operation Technology</institution>, <institution>Changchun Institute of Technology</institution>, <addr-line>Changchun</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>Changchun Institute of Technology</institution>, <addr-line>Changchun</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2225856/overview">Bidyadhar Subudhi</ext-link>, Indian Institute of Technology Goa, India</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1831035/overview">Srinvasa Rao Gampa</ext-link>, Seshadri Rao Gudlavalleru Engineering College, India</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1677187/overview">Zhengqi Wang</ext-link>, Nanjing Institute of Technology (NJIT), China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Meng Li, <email>18569896803@163.com</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>28</day>
<month>11</month>
<year>2023</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2023</year>
</pub-date>
<volume>11</volume>
<elocation-id>1283429</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>26</day>
<month>08</month>
<year>2023</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>13</day>
<month>11</month>
<year>2023</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2023 Ji, Li, Li and Han.</copyright-statement>
<copyright-year>2023</copyright-year>
<copyright-holder>Ji, Li, Li and Han</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>In order to further reduce the carbon emission level of the integrated energy system and improve the system operation economy, a low-carbon economic dispatch strategy for the integrated energy system considering comprehensive demand response is proposed. First, based on the composition and operating characteristics of the integrated energy system, two demand response models, price-based and substitution-based, are established. Secondly, based on the ladder-type carbon trading mechanism and the green certificate trading mechanism, a green certificate-carbon trading mechanism model is designed to construct a ladder-type carbon trading mechanism model. A comprehensive energy system low-carbon economic dispatch model with the lowest system operating cost is composed of carbon transaction costs, energy purchase costs, operation and maintenance costs, green certificate trading income and wind and light abandonment costs. Finally, through simulation experiments, this paper is verified the effectiveness of the proposed model is analyzed, and the impact of demand response sensitivity and ladder-type carbon trading mechanism parameters on system dispatch results is analyzed.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>integrated energy system</kwd>
<kwd>integrated demand response</kwd>
<kwd>green certificate-carbon trading mechanism</kwd>
<kwd>demand response sensitivity</kwd>
<kwd>ladder carbon trading mechanism parameters</kwd>
</kwd-group>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Smart Grids</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>With the rapid development of China&#x2019;s economy and society, environmental problems have become increasingly prominent. The continuous growth of energy consumption and carbon emissions has become a major problem restricting social development (<xref ref-type="bibr" rid="B15">Wang, et al., 2021</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B6">Lv, et al., 2022</xref>). At present, China is the world&#x2019;s largest energy consumer, ranking first in carbon emissions, and <italic>per capita</italic> carbon emission levels exceed the world average by 40% (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Sheng, et al., 2023</xref>). In this context, the promotion and application of the integrated energy systems will be an important measure for China to achieve the goal of &#x201c;carbon peaking and carbon neutrality&#x201d; (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Wang, et al., 2017</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B20">Zang, et al., 2022</xref>).</p>
<p>Current research on the IES mainly focuses on economic operation. Compared with traditional power demand response regulation, the integrated demand response (IDR) smoothens the electric load curve, reduces the peak pressure of the power grid, and reduces system operation with the advantage of cost, and demand response can be extended and applied to various energy systems such as electricity, gas, and heat. Through the energy conversion equipment in the system, coupling and complementation between multiple energy sources can be achieved, which has higher optimization and control potential (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Song, et al., 2018</xref>). Comprehensively, both supply- and demand-side thermal/electrical coupling and electric/heat load demand response are considered, and a joint dispatch optimization model is established through supply- and demand-side electric and thermal conversion (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Guo, et al., 2019</xref>). The IDR of the power grid and natural gas grid is introduced into the multi-energy system, and it guides users to change their electricity and gas consumption behaviors by constructing price stimulus signals (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Wang, et al., 2017</xref>). An electricity and gas energy hub framework is proposed that considers IDR, which effectively balances the supply and demand relationship between natural gas and electricity (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Guo, et al., 2019</xref>). A transferable and reducible load model is introduced, and an IES economic dispatch model based on flexible loads is proposed (<xref ref-type="bibr" rid="B1">Chen, et al., 2018</xref>). The coupling characteristics of electricity, heat, and gas loads are combined, and an IES dispatch model is proposed that takes into account comprehensive demand response for electricity, gas, and heat. The aforementioned literature fully utilizes the role of demand-side resources in improving the economy and energy utilization efficiency of the IES. Through flexible adjustment of loads, it relieves the system energy supply pressure and improves the consumption of renewable energy, which is important for realizing the economic and flexible operation of the IES and plays an important role. However, existing research considers a relatively single type of demand response resources, lacks refined modeling of different types of IDR resources, and does not fully utilize the response strength of demand-side resources.</p>
<p>The two major trading policies of the carbon emission trading (CET) mechanism and the green certificate trading (GCT) are important means to achieve the goal of &#x201c;carbon peaking and carbon neutrality.&#x201d; It plays an important role in reducing carbon emission and promoting new energy consumption (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Wang, et al., 2019</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Wei, et al., 2022</xref>). The CET mechanism is one of the important means to guide the operation of IES low-carbon economy (<xref ref-type="bibr" rid="B10">Qiu, et al., 2015</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B18">Wu, et al., 2023</xref>). The CET mechanism is introduced into the IES economic optimization model, the unit output before and after the introduction of the CET mechanism is discussed, and the effectiveness of the CET mechanism in reducing IES carbon emissions is verified (<xref ref-type="bibr" rid="B14">Wang, et al., 2022</xref>). The CET mechanism is improved, the unit carbon trading price is segmented according to the interval size of carbon emission, a ladder-type carbon trading price is proposed, and then it is proceeded with the optimization goal of minimizing the sum of the ladder-type carbon trading cost and operating cost. The IES optimizes scheduling (<xref ref-type="bibr" rid="B3">Cui, et al., 2021</xref>). An IES low-carbon optimal dispatch strategy based on the ladder-type CET mechanism is proposed from the perspective of source-side centralized dispatch, and the impact of carbon emission range, unit carbon transaction price, and different dispatch models on IES optimization is analyzed. As the penetration rate of high-proportion renewable energy continues to increase, increasing the consumption of renewable energy is an important method to reduce carbon emission. The GCT mechanism provides favorable policy support for improving renewable energy consumption capabilities (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Dong and Shi, 2019</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B19">Yang, et al., 2019</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B2">Chen, et al., 2021</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B7">Ma, et al., 2021</xref>), and a bilateral transaction model between power distributors and renewable energy generators is established based on the cooperative game theory and GCT mechanism, which improved the consumption capacity of renewable energy. <xref ref-type="bibr" rid="B9">Peng, et al. (2020</xref>) allocated green certificate quotas based on the entropy weight method and constructed a provincial day-ahead power market clearing model and an international green certificate trading market clearing model. Based on the GCT mechanism (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Song, et al., 2018</xref>), an IES operation optimization model is proposed that takes into account the weight of renewable energy consumption responsibilities, which improved the proportion of green power and system economy. The aforementioned literature only considers the impact of the CET mechanism or the GCT mechanism on the optimized operation of IES alone and does not study the impact of CET and GCT on the optimized operation of the IES at the same time. It cannot give full play to the low-carbon operating characteristics of the IES to a greater extent.</p>
<p>In response to the aforementioned problems, this paper proposes an IES low-carbon optimization operation model that takes into account the combination of green certificates and ladder-type carbon trading and comprehensive demand response. The main contributions of this article are as follows:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>1. Kalina waste heat power generation is added to the source of the comprehensive energy system, CHP&#x2019;s &#x201c;heat-based power generation is decoupled, the CHP output range is expanded, and the problem of insufficient CHP output during peak periods of user electricity consumption is solved.&#x201d;</p>
</list-item>
<list-item>
<p>2. In order to give full play to the adjustment ability of demand-side resources, a price-based and substitution-based comprehensive demand response model is constructed based on the price elasticity matrix principle.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>3. The green certificate trading mechanism and the reward and punishment ladder-type carbon trading mechanism are proposed, the carbon emission reduction mechanism of green certificates is discussed, the green certificate-ladder carbon joint trading mechanism is proposed, and a green certificate trading and ladder carbon trading mechanism is constructed in the IES low-carbon operation model.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>4. Comparative analysis of the simulation equipment in different scenarios shows that the proposed model can effectively improve the renewable energy consumption capacity and energy utilization efficiency and give full play to the demand-side resources and the green certificate carbon trading mechanism in improving the system economy, and low-carbon effectiveness.</p>
</list-item>
</list>
</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Electric&#x2013;thermal&#x2013;gas IES equipment model</title>
<p>The architecture diagram of the electricity&#x2013;heat&#x2013;gas IES system established in this paper is shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. The electric load in the system is supplied by combined heat and power (CHP), Karina cycle waste heat power generation (Kalina), and the upper-level power grid. The heat load is supplied by the gas boiler (GB) and heat pump (HP). In the system, part of the natural gas flows into the CHP to output electric power to supply the electric load and, at the same time, output heat power and is divided into two parts, one part flows into the Kalina cycle waste heat power generation and the other part directly supplies heat load. The source-measurement Kalina cycle waste heat power generation realizes CHP flexible response to heat and electricity, and the electricity-gas-heat load on the load side forms an ideal electricity consumption orientation for users through comprehensive IDR. The two constitute electricity-heat-gas IDR.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>IES architecture diagram.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-11-1283429-g001.tif"/>
</fig>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 CHP model</title>
<p>Due to its characteristic of &#x201c;power determined by heat,&#x201d; CHP has its operating curve as shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>CHP thermoelectric coupling output range.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-11-1283429-g002.tif"/>
</fig>
<p>CHP is the main device for power generation and heat generation inside the IES. The block diagram of its thermoelectric coupling output range is shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>. The construction model is<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the CHP power generation and heat generation power, respectively; <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the upper and lower limits of CHP power generation, respectively; the minimum value of CHP heat generation power is 0, and the maximum value is <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; the corresponding generation power of CHP maximum heat generation power is <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; the upper limit slope of the CHP electrothermal coupling interval is <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the lower limit slope is <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; and <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the switch state identification bit of CHP, which takes 0 and 1.</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 GB model</title>
<p>
<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>3.6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the heat production power of the GB at time <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the volume of natural gas consumed by the boiler at time <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, m<sup>3</sup>; <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mtext>gas</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the calorific value of natural gas, <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the heat production efficiency of the GB; <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the waste heat efficiency of the GB; and <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the upper limit of the output thermal power of the gas boiler.</p>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.3 HP model</title>
<p>A heat pump is a device that transfers heat energy from a low-level heat source to a high-level heat source. The low-level heat energy in the system can be converted into high-grade heat energy that can be utilized by people through the heat pump. The mathematical model is<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the power consumption of the HP at time <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the output heat power of the HP at time <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the conversion efficiency of the HP, and <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the upper limit of the heat pump output thermal power, and <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the heat pump ramp rate constraints.</p>
</sec>
<sec id="s2-4">
<title>2.4 Kalina model</title>
<p>The Karina regenerative power generation system is a system that can use 100&#xb0;C low-temperature heat energy to generate electricity. Its advantage is that it can convert low-temperature waste heat into electrical energy. The working fluid of the Karina regenerative power generation system is mostly water and ammonia mixture, and no carbide is used in the production process, which is in line with the concept of low-carbon economy. The Kalina model is<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the power generated by the Kalina system at time <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the thermal power consumed by the Kalina system at time <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; and <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the thermoelectric conversion efficiency of the Karina system.</p>
</sec>
<sec id="s2-5">
<title>2.5 Mathematical model of energy storage equipment</title>
<p>BT, HST, and GST can all be established using similar capacity models, and their operation models can be uniformly expressed as follows. Therefore, this article conducts unified modeling of electric, thermal, and gas energy storage equipment.<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2a7d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a7d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the charging and discharging power of the <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> energy storage device in period <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively; <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the maximum single charging and discharging power of the <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> device; <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are both binary variables, which are the charging and discharging state parameters of the <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> energy storage device in period <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively; <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 1, <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 0 indicate that it is in the charging state; <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 1, <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 0 means it is in the state of discharging energy; <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext mathvariant="bold">ES</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the final output power of the <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> device in period <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the charging and discharging efficiencies of the <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> energy storage device, respectively; <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the rated capacity of the <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> energy storage device in period <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; and <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 1 are the upper and lower limits of the <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> device capacity, respectively.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Electricity&#x2013;heat&#x2013;gas IDR</title>
<p>This paper comprehensively considers two types of demand response models, price-based and substitution-based, and constructs a comprehensive demand response model for electricity, heat, and gas loads.</p>
<p>When users on the energy demand side participate in grid interaction, they can change their own energy usage based on energy prices and related incentive mechanisms, thereby optimizing the load curve and improving the operating efficiency of the IES. According to the response characteristics of the load as the basis for division, the load can be divided into basic load, reducible load, transferable load, and replaceable load; among them, the basic load is an uncontrollable load and cannot participate in demand response.</p>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 Price-based demand response</title>
<p>Price-based demand response mainly functions during peak energy consumption periods and aims to influence users&#x2019; energy consumption patterns through price factors, that is, users can voluntarily choose whether to reduce energy consumption at this time by comparing prices before and after demand response.</p>
<p>In price-based demand response, the demand price elasticity coefficient is the key coefficient, which describes the sensitivity of the electric load demand participating in the demand response to the adjustment of the system energy price, as shown in the following equation:<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the price elasticity coefficient of electricity load demand; <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the difference between the peak and valley electricity price and its fixed electricity price; and <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the electricity consumption and load response volume before load response, respectively. According to the load level, the complete cycle is divided into three periods of peak and valley according to the dispatch period. The electric load can cross-response between the three periods. The electric load demand price elasticity coefficient matrix can be obtained as follows:<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>21</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">n</mml:mi>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">2</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="bold">m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula: <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the self-elasticity coefficient; <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the electricity price elasticity matrix; <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the user&#x2019;s electricity quantity and its change amount in the <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> period; <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the cross elasticity coefficient; and <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> period and <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> period of electricity prices and changes in electricity prices, respectively.</p>
<p>According to the electricity price elasticity matrix <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the user load response can be obtained as<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula: <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent the electricity consumption during the peak, valley, and normal periods before the price incentive, respectively; <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the electricity transfer amount after the price incentive; and <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent the difference between the fixed electricity price and the time-of-use electricity price, respectively.</p>
<p>Since gas energy has the same commodity attributes as electric energy, gas load can be adjusted based on the published time-of-use gas price. Therefore, the price elasticity matrix method can also be used to model the gas load IDR model. By analogy with the electricity price IDR model, the gas load changes with the time-of-use gas price as shown in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">10</xref>, which is expressed as follows:<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula: <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the gas load transfer amount after the gas price incentive; <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> respectively represent the gas consumption during the peak, valley and normal periods before the price incentive; <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent the difference between the fixed gas price and the time-based gas price respectively. Represents the gas price and gas volume elasticity matrix.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 Alternative demand response</title>
<p>This article comprehensively considers the mutual substitution among the three loads of electricity, heat, and gas. Users can choose the type of energy that meets their needs for the same energy quality based on the relative price relationship between energy sources. The alternative demand response mathematical model is as follows. When constructing a multi-energy alternative demand response mathematical model, the substitution direction between energy sources needs to be considered. This paper sets the following direction as the positive direction: the electric load is replaced by gas and heat load, and the heat load is replaced by gas load substitution; in addition, the effective value conversion coefficient between energy sources is based on the energy source being replaced.<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the total change of the load after the substitution-type IDR at time <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the substitution amount between the two energy sources at time <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; when the value is positive, it means that the former energy is replaced by the latter energy, and if the value is negative, <italic>vice versa</italic>; and <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent the substitution state between two energy sources. When the load substitution direction is positive, we take 1; otherwise, we take &#x2212;1; <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the conversion coefficients of effective value between energy sources, taking 1.5, 2.8, and 0.625, respectively, and <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x394;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the load to be replaced and the upper limit of the replacement amount, respectively.</p>
</sec>
<sec id="s3-3">
<title>3.3 Load model considering comprehensive demand response</title>
<p>According to the actual needs of the IES, the allowable load adjustment amount of IDR is constrained; that is, the adjustable load ratio range is given as follows:<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the load after taking into account the comprehensive IDR at time <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the upper and lower limits of the load after taking into account the comprehensive IDR, respectively, the electrical and gas loads are taken as [0.8 <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, 1.2 <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>], and the thermal load is taken as [0.9 <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, 1.1 <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>].</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Ladder carbon trading mechanism model</title>
<p>The CET mechanism is currently the most widely used carbon emission reduction market trading mechanism, which achieves the goal of controlling carbon emissions in the power system through legal trading of carbon emission rights.</p>
<p>The green certificate is the certification of new energy grid electricity by the country, and it is also a certificate for users to consume green electricity. The GCT mechanism is usually combined with the quota system for new energy and electricity, which promotes the consumption and sale of a certain proportion of green electricity by electricity users and power generation enterprises by specifying the minimum proportion of new energy electricity in electricity consumption. Similar to the CET mechanism, the GCT mechanism also plays a guiding role in the market through purchase and sale transactions. When the number of green certificates obtained by the power enterprise exceeds the amount assessed for the weight of consumption responsibility, the excess green certificates can be sold in the green certificate trading market and profits can be obtained. On the contrary, the insufficient green certificates need to be purchased from the green certificate market to meet the assessment requirements. Unlike the CET mechanism, in addition to mandatory participation in the renewable energy quota system as stipulated by policies, GCT also includes the form of partial resource subscription.</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref> shows the analysis of the correlation principle between CET and GCT, with Chinese certified emission reduction (CCER) being the main pathway for the correlation between CET and GCT. From the perspective of emission reduction effects, green certification and CCER can promote carbon reduction through electricity substitution, indicating that they have equivalence and can form a mutual recognition relationship. As described by <xref ref-type="bibr" rid="B14">Wang, et al. (2022)</xref>, CCER and carbon quotas can be equivalently divided one-to-one. By calculating CCER&#x2019;s carbon reduction emissions, the green certificate and carbon quota also form a mutual recognition relationship. Therefore, CET and GCT have a certain correlation. After mutual recognition, the cost of purchasing green certificates for traditional power generation enterprises will be significantly reduced, so the enthusiasm for purchasing will also be improved. Although there are certain differences between the CET and GCT markets, both aim to reduce carbon emissions. Therefore, after considering green certification carbon quota certification, the CET and GCT markets have not lost their original significance.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Schematic diagram of correlation between CET and GCT.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-11-1283429-g003.tif"/>
</fig>
<sec id="s4-1">
<title>4.1 Green certificate trading mechanism</title>
<p>Similar to the carbon trading mechanism, the GCT mechanism also utilizes trading to leverage the market&#x2019;s role in optimizing resource allocation. The calculation formula for the transaction cost of green certificates can be expressed as<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the quota coefficient of the number of green certificates allocated in the IES; <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the conversion coefficient of WT power, PV power generation into the number of green certificates, and one green certificate corresponds to the WT settlement amount of 1&#xa0;MWh; <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the actual power demand of the user; <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the output electric power of WT, respectively; <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the quota for the number of green certificates held by the IES; <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the number of green certificates obtained for IES new energy power generation; <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the green certificate transaction price; and <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the green certificate transaction cost of the IES.</p>
<p>This article is based on the Cournot trading model of quantity competition to characterize the green certificate trading price. According to the Cournot model formula, the green certificate trading price model can be expressed as<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mtext>GCT</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mtext>GCT</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mtext>GCT</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the equation, <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mtext>GCT</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mtext>GCT</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the two positive parameters of the inverse price function in the Cournot trading model, respectively. <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the number of green certificates sold for the IES.</p>
<p>Among them, <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mtext>GCT</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mtext>GCT</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively, represent the following:<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mtext>GCT</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>GCT</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mtext>GCT</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mtext>GCT</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>GCT</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>GCT</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the basic transaction price of the green certificate and <inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mtext>GCT</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the GCT transaction price ratio calculated based on historical data.</p>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>4.2 Carbon emission quota model</title>
<p>The carbon emission sources of the IES are mainly divided into three categories: power purchase from higher authorities, GB, and CHP. At present, the quota method mainly adopted is free quota, and it is believed that the power purchased by the superior comes from the coal-fired unit power generation.<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the carbon emission right quotas of the IES, superior power purchase, CHP, and GB, respectively; <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the carbon emission right quotas of unit electricity consumption of coal-fired units and natural gas consumption of natural gas units, respectively; <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is time <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of superior power purchase; and <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the thermal energy output by GB during period <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s4-3">
<title>4.3 Actual carbon emission model</title>
<p>Since the coal-fired units, CHP and GB, are not linear in the output process, the actual output model is<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>total</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the actual carbon emissions of the IES and superior power purchase, respectively; <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the total actual carbon emissions of CHP and GB; <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the equivalent output power of CHP and GB during period <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; and <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the coal-fired units and carbon emission calculation parameters for natural gas-consuming energy supply equipment (<xref ref-type="bibr" rid="B8">Mehrjerdi, et al., 2022</xref>).</p>
<p>We obtain the carbon emission quota and actual carbon emission of the IES and then obtain the carbon emission transaction amount that actually participates in the carbon emission market.<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the carbon emission trading amount of the IES.</p>
<p>The traditional carbon trading cost is the difference between the actual carbon emissions and the carbon quota allocated without compensation multiplied by the carbon trading price in the market, but its carbon trading price is fixed. Its mathematical model is<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the unit carbon trading price and <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the system carbon trading cost.</p>
</sec>
<sec id="s4-4">
<title>4.4 Green certificate carbon trading mechanism</title>
<p>Due to the fact that the carbon reduction of new energy supply can be calculated (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Dong and Shi, 2019</xref>), green certificate carbon joint trading can be achieved through the green certificate linkage carbon trading mechanism and green certificate trading mechanism. Generally speaking, after considering the green certificate trading mechanism, in the assessment of carbon emission rights, some carbon emissions can be offset by the carbon reduction behind new energy supply, thereby affecting the carbon trading mechanism. At this point, green certificates can participate in both carbon trading and green certificate trading mechanisms and achieve joint interaction between both parties through market guidance on factors such as trading price and demand. The specific steps of the green certificate carbon joint trading mechanism are as follows:</p>
<p>
<statement content-type="step" id="Step_1">
<label>Step 1</label>
<p>Calculating the carbon emissions of the IES: According to Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">21</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e24">24</xref>, we calculate the CO<sub>2</sub> emissions of coal-fired and gas-fired units in the IES during use.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="step" id="Step_2">
<label>Step 2</label>
<p>Analyzing the carbon reduction emissions of the green certificate: Due to the high proportion of coal-fired power generation in China, this article compares the CO<sub>2</sub> emissions equivalent generated by coal-fired power generation with new energy power generation to obtain the carbon reduction behind the green certificate. The calculation formula is as follows:<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mtext>green</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mtext>coal</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mtext>green</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mtext>green</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the carbon reduction allocated for new energy generation. <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mtext>green</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mtext>coal</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent the <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> emission equivalents of new energy supply and coal-fired power supply in their respective industry chain lifecycles, respectively.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="step" id="Step_3">
<label>Step 3</label>
<p>Calculating the CET cost after offsetting carbon emissions with new energy. Based on equations Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">19</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e27">27</xref>, since new energy supply offsets a portion of carbon emissions, the actual carbon emissions of the IES can be rewritten as<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>IES</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mtext>green</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Compared with the traditional carbon trading pricing mechanism, in order to further limit carbon emissions, this paper uses a stepped carbon trading pricing mechanism. The ladder-type pricing mechanism divides multiple purchase intervals. As more carbon emission rights need to be purchased, the purchase price in the response interval is higher. The step-by-step carbon trading cost is<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the step-wise carbon trading cost; <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the base price of carbon trading; <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the interval length of carbon emissions; and <inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the price growth rate.</p>
<p>According to the aforementioned model, the relationship between carbon emissions and carbon trading prices is intuitively expressed in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>.</p>
</statement>
</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Relationship between carbon emissions and ladder carbon trading prices.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-11-1283429-g004.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 Electricity&#x2013;heat&#x2013;gas IES optimization model</title>
<sec id="s5-1">
<title>5.1 Objective function</title>
<p>This paper comprehensively considers the energy purchase cost <inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, ladder carbon transaction cost <inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, CHP unit switching cost <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, wind abandonment cost <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, solar power abandonment cost <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and operation and maintenance cost of the IES <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and optimizes with the lowest total cost as the goal. The objective function of the IES can be expressed as<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
</p>
<sec id="s5-1-1">
<title>5.1.1 System energy purchase cost</title>
<p>The energy purchase cost of the IES includes electricity purchase cost and gas purchase cost, which can be expressed as follows:<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m197">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Grid</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>Grid</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Gas</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CHP</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>GB</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m199">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Grid</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Gas</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the electricity purchase cost and gas purchase cost of the IES, respectively; <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m201">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the electricity purchase price of the IES and external power grid transaction; <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the gas purchase price of the IES; <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m203">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the low calorific value of natural gas; and <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m204">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CHP</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>GB</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the amount of natural gas consumed by CHP and GB, respectively.</p>
</sec>
<sec id="s5-1-2">
<title>5.1.2 System operation and maintenance costs</title>
<p>
<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>chr</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>dis</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m207">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the type of energy conversion equipment, <inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the type of energy storage equipment, <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m209">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m210">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the operation and maintenance coefficients of energy conversion equipment <inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m211">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and energy storage equipment <inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m212">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively; <inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m213">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the output power of energy conversion equipment <inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m214">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; and <inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m215">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>chr</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m216">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>dis</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the charging and discharging power of device <inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m217">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively.</p>
</sec>
<sec id="s5-1-3">
<title>5.1.3 Gas turbine power on and off costs</title>
<p>
<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m218">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2,3</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In order to distinguish the startup cost <inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m219">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and shutdown cost <inline-formula id="inf192">
<mml:math id="m220">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of CHP, it is necessary to decouple the switching action combination sequence <inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m221">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Considering that the linear programming of MATLAB&#x2019;s CPLEX plug-in allows the use of absolute value functions for variables, decoupling can be achieved through the following method.<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m222">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="|" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>After the gas turbine switching action <inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m223">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is decoupled, it can be multiplied by the unit startup cost <inline-formula id="inf195">
<mml:math id="m224">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the unit shutdown cost <inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m225">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. After accumulation, the total switching cost <inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m226">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> within a certain period of time can be obtained.<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m227">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s5-1-4">
<title>5.1.4 System penalty for abandoning wind and light</title>
<p>
<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m228">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>24</mml:mn>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the formula, <inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m229">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m230">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the unit wind and light abandonment penalty costs, respectively, <inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m231">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the wind abandonment power in the period <inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m233">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the optical power abandonment in the period <inline-formula id="inf203">
<mml:math id="m234">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s5-1-5">
<title>5.1.5 Ladder-type carbon transaction cost shown in (17)</title>
<p>In addition to satisfying the upper and lower limit constraints and climbing rate constraints of each device, the IES also needs to satisfy the power balance constraints.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5-2">
<title>5.2 Constraint</title>
<sec id="s5-2-1">
<title>5.2.1 System electrical power balance</title>
<p>
<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m235">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>WT</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>PV</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>Grid</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ES</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>dis</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ES</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cha</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s5-2-2">
<title>5.2.2 System air power balance</title>
<p>
<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m236">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mtext>Gas</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>GST</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>dis</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CHP</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>GB</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>GST</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cha</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s5-2-3">
<title>5.2.3 System thermal power balance</title>
<p>
<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m237">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>HST</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>dis</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>HST</mml:mtext>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>cha</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s5-3">
<title>5.3 Solution method</title>
<p>The problem addressed in this article is a mixed integer linear programming problem. First, price-based demand response and substitution-based demand response are analyzed to obtain the load curve after demand response. Then, a ladder-type carbon trading mechanism is introduced, and the carbon trading cost under the carbon trading mechanism is as a component of the objective function; finally, under the conditions of satisfying wind power output constraints, energy balance constraints, equipment energy conversion constraints, energy storage equipment constraints, and user satisfaction constraints on electricity consumption, the CPLEX solver is called based on the MATLAB platform to solve the problem. The solution flow chart is shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Flow chart of the solution.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-11-1283429-g005.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s6">
<title>6 Result analysis</title>
<p>In order to verify the effectiveness of the IES low-carbon economic model proposed in this article in improving system operation economy, reducing carbon emissions, and smoothing the load curve, this article sets 24&#xa0;h in a single day of the IES as dispatch period <inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m238">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and 1&#xa0;h as the step size. Through CPLEX, the software solves the simulation optimization model. The predicted output of renewable energy in the system and the electricity, gas, and heat loads are shown in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>; the parameters of each equipment in the system are shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>; the parameters of energy storage equipment are shown in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>; time-of-use electricity prices and time-of-use gas prices are shown in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>; the base price of carbon trading <inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m239">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is 200 yuan/t; the length of the tiered carbon trading interval <inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m240">
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is 2 tons; the tiered carbon trading price growth rate <inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m241">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is 20%; and the IES actual carbon emission parameters are shown in <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Wind and wind forecast value and electrical&#x2013;heat&#x2013;gas load forecast value.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-11-1283429-g006.tif"/>
</fig>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>System parameters.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Parameter value</th>
<th align="center">Symbol</th>
<th align="center">Value</th>
<th align="center">Unit</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">CHP thermoelectric coupling range upper and lower limits</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m242">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">&#x2212;0.5</td>
<td align="center"/>
</tr>
<tr>
<td align="center">CHP thermoelectric coupling lower limit slope</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf209">
<mml:math id="m243">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.8</td>
<td align="center"/>
</tr>
<tr>
<td align="center">CHP maximum heat production</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf210">
<mml:math id="m244">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">400</td>
<td align="center">KW</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CHP minimum heat production</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf211">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0</td>
<td align="center">KW</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CHP maximum power generation</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf212">
<mml:math id="m246">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">380</td>
<td align="center">KW</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CHP minimum power generation</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf213">
<mml:math id="m247">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">100</td>
<td align="center">KW</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CHP power generation at maximum heat production</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf214">
<mml:math id="m248">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">180</td>
<td align="center">KW</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CHP power generation efficiency</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf215">
<mml:math id="m249">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.4</td>
<td align="center"/>
</tr>
<tr>
<td align="center">CHP cost per startup</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf216">
<mml:math id="m250">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">50</td>
<td align="center">/yuan</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CHP cost per shutdown</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf217">
<mml:math id="m251">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">50</td>
<td align="center">/yuan</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CHP unit power generation maintenance cost</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf218">
<mml:math id="m252">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.05</td>
<td align="center">/yuan</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">CHP unit heating power maintenance cost</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf219">
<mml:math id="m253">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.05</td>
<td align="center">/KWh</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">GB heat production efficiency</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf220">
<mml:math id="m254">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.9</td>
<td align="center"/>
</tr>
<tr>
<td align="center">HP efficiency Kalina waste heat power generation efficiency</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf221">
<mml:math id="m255">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">4.4</td>
<td align="center"/>
</tr>
<tr>
<td align="center">IES purchase power limit</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf222">
<mml:math id="m256">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.25</td>
<td align="center"/>
</tr>
<tr>
<td align="center">IES purchase gas power limit</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf223">
<mml:math id="m257">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">2000</td>
<td align="center">/KWh</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Battery maximum capacity</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf224">
<mml:math id="m258">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">200</td>
<td align="center">/KWh</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Heat storage tank maximum capacity</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf225">
<mml:math id="m259">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">450</td>
<td align="center">/KWh</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Maximum capacity of gas storage tank</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf226">
<mml:math id="m260">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">500</td>
<td align="center">/KWh</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Battery charge and discharge efficiency</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf227">
<mml:math id="m261">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">150</td>
<td align="center">/KWh</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Heat storage tank charge and discharge efficiency</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf228">
<mml:math id="m262">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.95</td>
<td align="center"/>
</tr>
<tr>
<td align="center">Air storage tank filling and deflation efficiency</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf229">
<mml:math id="m263">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.95</td>
<td align="center"/>
</tr>
<tr>
<td align="center"/>
<td align="center"/>
<td align="center">0.95</td>
<td align="center"/>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Initial electricity price and gas price.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Initial electricity price</th>
<th align="center">Time period</th>
<th align="center">Yuan/kWh/m<sup>3</sup>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Valley</td>
<td align="center">1:00&#x2013;6:00,23:00&#x2013;24:00</td>
<td align="center">0.5</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Level</td>
<td align="center">7:00&#x2013;8:00, 13:00&#x2013;17:00</td>
<td align="center">0.73</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Peak</td>
<td align="center">9:00&#x2013;12:00,18:00&#x2013;22:00</td>
<td align="center">1.21</td>
</tr>
<tr>
<td style="background-color:#c6c7c9" align="center">Initial gas price</td>
<td style="background-color:#c6c7c9" align="center">Time period</td>
<td style="background-color:#c6c7c9" align="center">Yuan&#xb7;m<sup>&#x2212;3</sup>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Valley</td>
<td align="center">23:00&#x2013;24:00, 01:00&#x2013;05:00</td>
<td align="center">1.57</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Level</td>
<td align="center">6:00&#x2013;7:00, 13:00&#x2013;16:00, 19:00&#x2013;22:00</td>
<td align="center">1.93</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Peak</td>
<td align="center">8:00&#x2013;12:00, 17:00&#x2013;18:00</td>
<td align="center">2.16</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T3" position="float">
<label>TABLE 3</label>
<caption>
<p>IES actual carbon emission parameters.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th colspan="3" align="center">Coal-fired unit</th>
<th colspan="3" align="center">Gas turbine unit</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf230">
<mml:math id="m264">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf231">
<mml:math id="m265">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf232">
<mml:math id="m266">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf233">
<mml:math id="m267">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf234">
<mml:math id="m268">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf235">
<mml:math id="m269">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">36</td>
<td align="center">&#x2212;0.38</td>
<td align="center">0.0034</td>
<td align="center">3</td>
<td align="center">&#x2212;0.004</td>
<td align="center">0.001</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<sec id="s6-1">
<title>6.1 Benefit analysis of electricity&#x2013;gas&#x2013;heat demand response</title>
<p>In order to verify the rationality of the proposed comprehensive IDR model, this paper makes a comparative analysis of the following four scenarios; we set the price-based IDR to account for 15% of the total load and alternative IDR 5% of total load.</p>
<p>Scenario 1: The IES did not introduce a carbon trading mechanism and a demand response mechanism.</p>
<p>Scenario 2: The IES introduces a comprehensive demand response mechanism.</p>
<p>Scenario 3: The IES introduces a comprehensive demand response mechanism and a traditional carbon trading mechanism.</p>
<p>Scenario 4: The IES introduces a comprehensive demand response mechanism and a tiered carbon trading mechanism.</p>
<p>Scenario 5: The IES introduces a comprehensive demand response mechanism and a green certificate carbon trading mechanism.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(1) Comparative analysis of Scenario 1 and Scenario 2</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>From <xref ref-type="table" rid="T4">Table 4</xref>, it can be seen that compared to Scenario 2 and Scenario 1, the total cost and carbon emissions of the IES have decreased by 3.8% and 6.9%, respectively. This is because Scenario 1 does not consider demand response strategies, and users cannot adjust their energy consumption load independently. As a result, the IES will bear higher energy purchase costs during periods of high energy consumption, leading to an increase in operating costs. Due to the fact that the load in Scenario 1 has not been transferred or reduced, the carbon emissions in Scenario 1 are also relatively high compared to other scenarios.</p>
<table-wrap id="T4" position="float">
<label>TABLE 4</label>
<caption>
<p>Cost comparison in different scenarios.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Scene</th>
<th align="center">IES total cost of operation/yuan</th>
<th align="center">Cost of purchasing energy/yuan</th>
<th align="center">Carbon trading cost/yuan</th>
<th align="center">Operating cost/yuan</th>
<th align="center">Green transaction cost</th>
<th align="center">Carbon emission/ton</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">1</td>
<td align="center">21025.35</td>
<td align="center">15595.85</td>
<td align="center">5429.5</td>
<td align="center">2228.34</td>
<td align="center">-</td>
<td align="center">30.5880</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">2</td>
<td align="center">20209.44</td>
<td align="center">14695.84</td>
<td align="center">5513.6</td>
<td align="center">2434.24</td>
<td align="center">-</td>
<td align="center">28.4671</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">3</td>
<td align="center">17805.63</td>
<td align="center">15373.83</td>
<td align="center">2491.8</td>
<td align="center">2487.52</td>
<td align="center">-</td>
<td align="center">25.0199</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">4</td>
<td align="center">17117.69</td>
<td align="center">14837.89</td>
<td align="center">2279.8</td>
<td align="center">2443.43</td>
<td align="center">-</td>
<td align="center">24.8918</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">5</td>
<td align="center">16885.79</td>
<td align="center">13837.02</td>
<td align="center">1688.6</td>
<td align="center">2356.35</td>
<td align="center">&#x2212;996.18</td>
<td align="center">21.7648</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The composition of electricity, heat, and gas loads in Scenario 2 is shown in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>. From <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>, it can be seen that compared to the obvious peak valley flat distribution of the original load, the electricity price demand response reduces part of the load during the high electricity price period and transfers part of the load from the high-electricity price period to the low-electricity price period, achieving peak shaving and valley filling of the load, reducing the load during the peak electricity price period, and adding the load during the low electricity price period, making the load curve smoother and increasing the security of the power grid. Alternative demand response can convert some electrical loads into heat or gas loads, while conversely, during peak gas price periods, it can convert electrical or heat loads into gas loads, reducing system operating costs. The combination of price-based demand response and alternative demand response makes the load curve smoother, improves the security of the power grid, and achieves peak shaving and valley filling of the system.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Scenario 2 demand response load composition.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-11-1283429-g007.tif"/>
</fig>
<p>The electrical, thermal, and gas outputs of each device in Scenario 2 are shown in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>. From <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>, it can be seen that during the low-electricity price period, the system mainly relies on wind power, photovoltaic output, and purchasing electricity from the superior power grid to meet the needs of heat pumps, batteries, and electrical loads, in order to maintain the balance of the system&#x2019;s electrical power. The system&#x2019;s thermal load is mainly supplied by heat pumps, gas boilers, and heat storage pipes, achieving the user&#x2019;s thermal load demand. During the peak electricity price period, the system mainly relies on wind and photovoltaic output, CHP output, and battery discharge to meet user needs, while the heat load is directly obtained by heat storage, heat pump, and CHP. During peak price periods, the system responds to demand by converting a portion of the gas load into electrical or thermal loads, reducing the operating costs of the system.</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Scenario 2 electricity, gas, and heat load balance diagram.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-11-1283429-g008.tif"/>
</fig>
<p>During the low-electricity price period, the operation and maintenance costs of wind power and photovoltaic power are relatively low. The system prioritizes the selection of wind power and photovoltaic output. When wind power and photovoltaic power cannot meet the system&#x2019;s electricity load demand during this period and the electricity price is low, the cost of purchasing electricity from the superior power grid is lower than the cost of purchasing gas from the superior gas grid. On the other hand, the heating efficiency of heat pumps is higher than that of gas boilers and CHP units, so the system is limited in choosing heat pumps for heating. When the heat pumps cannot meet the system&#x2019;s heat load demand and the CHP unit output is insufficient, the system uses gas boilers for heating.</p>
<p>During the peak electricity price period, the electricity price is relatively high, and the price of purchasing gas from the superior power grid is more economical than purchasing electricity from the superior power grid. Therefore, at this time, the system mainly meets the system&#x2019;s electrical and thermal loads through CHP units and gas boilers.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(2) Comparative analysis of scenarios 2, 3, and 4</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>From <xref ref-type="table" rid="T4">Table 4</xref>, it can be seen that compared to Scenario 2, the total operating cost of Scenario 3 has decreased by 11.9%, and the carbon emissions have decreased by 12.1%. The specific reason is that Scenario 3 introduces traditional carbon trading costs in the optimization model, and the IES only optimizes the unit output with the goal of maximizing its own interests. The total system cost of Scenario 4 has decreased by 15.3% compared to Scenario 2, and the system carbon emissions have decreased by 12.6%. As shown in <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11</xref>, during the peak or flat periods of electricity prices from 23:00 to 06:00 and 13:00 to 18:00, the cost of purchasing electricity from the external power grid is lower than that of generating electricity through gas turbines, resulting in a large amount of carbon emissions. For Scenario 4, due to the introduction of carbon trading costs in the optimization model, the IES can sell the surplus carbon quota in the carbon trading market due to its high output of gas turbines. As a result, the IES can obtain certain carbon trading benefits and choose to increase the output power of gas turbines with lower carbon emissions, such as CHP and GB, effectively reducing the total carbon emissions of the system. The system can coordinate the output modes of various units by comparing energy prices at different time periods, thus selecting a more economical and low-carbon operation mode, effectively coordinating the economic and low-carbon operation of the system.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(3) Comparative analysis of Scenario 5 and Scenario 4</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>Compared to Scenario 4, Scenario 5 further considers the mutual influence between the green certificate trading mechanism and carbon trading; that is, in the assessment of carbon emission rights, carbon emissions can be offset by the carbon reduction behind new energy supply, thereby affecting the carbon trading mechanism. Therefore, it further reduces the carbon emissions of the IES and enhances the enthusiasm of the IES to purchase green certificates, reflecting the low-carbon economy of carbon trading and green certificate joint trading strategies. From the table, it can be seen that compared to Scenario 4, the total cost and carbon emissions of the IES in Scenario 5 have decreased by 1.35% and 12.56%, respectively, verifying the effectiveness of the green certificate carbon joint trading mechanism proposed in this article.</p>
</sec>
<sec id="s6-2">
<title>6.2 Demand response sensitivity analysis</title>
<p>The proportion of each type of demand response load affects the implementation effect of system demand response, and the impact of price-based and alternative demand response proportions on system costs is analyzed.</p>
<p>The relationship between the total operating cost and the price-based demand response load ratio is shown in <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref>.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Relationship between the total operating cost and the ratio of price-type demand response load.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-11-1283429-g009.tif"/>
</fig>
<p>We set the proportion of price-based demand response to 10%&#x2013;40% and analyze the impact of price-based demand response on system costs. It can be seen from the figure that as the proportion of price-based demand response increases, the total operating cost of the system decreases; that is, the total operating cost is negatively related to the price-based demand response load. This is because when the total load remains unchanged, increasing the price-based demand response, the proportion of demand response is equivalent to increasing the amount of price-based demand response, which allows users to reduce the load during peak periods of electricity prices and increase the load during trough periods of electricity prices, reducing the system energy purchase cost, thereby reducing the total operating cost of the system.</p>
<p>The relationship between the total operating cost of the system and the proportion of alternative demand response load is shown in <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref>. It can be seen from the overall figure that when the proportion of price-based demand response is set to 20% and the proportion of substitution-based demand response is increased from 5% to 30%, the total operating cost of the system increases, that is, the total operating cost of the system and the substitution. There is a positive correlation between the load proportion of type demand response, so coordinating the proportion of price-type and substitution-type demand response can help improve operating economy.</p>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>Relationship between the total operating cost and the ratio of alternative-type demand response load.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-11-1283429-g010.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s6-3">
<title>6.3 Benefit analysis of the ladder carbon trading mechanism</title>
<p>Different carbon trading mechanism parameters will affect the internal operation of the IES. Most of the existing literature analyzes the impact of different carbon trading base prices on the total system operation cost, and few articles analyze the impact of price growth rate and price range on the total system operation cost. For this reason, we focus on these three parameter pairs the impact of system carbon emissions and total operating costs.</p>
<p>It can be seen from <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11</xref> that when the base price of carbon trading is less than 175 yuan/ton, with the increase in the base price of carbon trading, that is, the greater the weight of the cost of the carbon emission objective function, the greater the role of carbon trading costs, the system will reduce the total amount of carbon emissions by more than. This is to reduce the cost of carbon trading, so carbon emissions are reduced; when the base price of carbon trading is greater than 175 yuan/ton, with the increase in the base price of carbon trading, the total amount of carbon emissions will decrease, and the total operating cost of the system will increase. At this time, the output of each piece of equipment in the system tends to be stable, and the base price of carbon trading increases, resulting in an increase in the total cost of the system.</p>
<fig id="F11" position="float">
<label>FIGURE 11</label>
<caption>
<p>Effects of different carbon trading mechanism parameters on the IES.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-11-1283429-g011.tif"/>
</fig>
<p>When the interval length is in the range of (0, 0.75) t, the total operating cost of the system decreases with the increase in the interval length at this time because the system interval length is small at this time, and the carbon transaction cost of the system is very high, so the carbon emission of the system is reduced. When the interval length is greater than 0.75&#xa0;t, the interval length is relatively large at this time, and the high-order carbon emissions purchased by the system are less, so the carbon transaction cost of the system is smaller. When the carbon trading range is greater than 2.0&#xa0;t, the carbon trading range has little impact on the carbon emissions of the system, and the carbon emissions tend to be stable. With the increase in the range length, the cost of carbon trading in the system will gradually decrease, and the total cost will stabilize.</p>
<p>When the price growth rate is (0,0.35), at this time, with the increase in the price growth rate, the total carbon emissions of the system will decrease, the carbon trading price will also decrease, and the system will automatically adjust the output of each equipment to reduce carbon emissions, but due to the existence of fixed load in the system, when the price growth rate is (0.35,0.7), the carbon emissions tend to be stable, and the change of carbon emissions also tends to be stable; with the increase in the price growth rate, the carbon transaction cost increases, and the total operating cost of the system increases.</p>
<p>According to the aforementioned analysis, when the base price of carbon trading is 175 yuan/ton, the carbon emission reduction of the IES reaches the minimum. At this time, the price factor will not make the system continue to reduce carbon emissions, but will only increase the total cost of the system. When the interval length is less than or equal to 0.75&#xa0;t, the carbon emission of the system is the smallest, but when the interval length is greater than 0.75&#xa0;t, the carbon emission of the system tends to be stable, and the total cost of the system also tends to be stable. Similarly, when the price growth rate is greater than 0.75, the carbon emissions of the system tend to be stable. At this time, increasing the price growth rate will only increase the total operating cost of the system. Therefore, setting appropriate ladder-type carbon trading parameters can reasonably guide the system&#x2019;s carbon emissions.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s7">
<title>7 Conclusion</title>
<p>The low-carbon optimal operation strategy of the electric&#x2013;gas&#x2013;thermal IES proposed in this paper considering multi-type IDR verified the effectiveness of the method by setting different scenarios, and the following conclusions can be drawn: <list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; Considering the price-type and substitution-type IDR, compared with a single type of IDR, it realizes the vertical and horizontal substitution and complementarity of various loads, which has a significant effect on load shifting and valley filling, and reduces the total cost of the IES and carbon emissions.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2022; Coordinating the ratio between price-based IDR and substitution-based IDR is conducive to improving the economy of system operation.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>&#x2022; Considering that IES participation in the CET mechanism and GCT mechanism can reduce carbon emissions and costs, the introduction of a stepped carbon trading mechanism is more restrictive than the traditional carbon trading mechanism. Setting reasonable carbon trading parameters can guide the effect of system carbon emission reduction.</p>
</list-item>
</list>
</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s8">
<title>Data availability statement</title>
<p>The raw data supporting the conclusion of this article will be made available by the authors, without undue reservation.</p>
</sec>
<sec id="s9">
<title>Author contributions</title>
<p>XJ: methodology, project administration, and writing&#x2013;review and editing. ML: conceptualization, methodology, and writing&#x2013;original draft. ML: conceptualization and writing&#x2013;original draft. HH: formal analysis and writing&#x2013;review and editing.</p>
</sec>
<sec id="s10">
<title>Funding</title>
<p>The authors declare financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article. This project was funded by Jilin Province&#x2019;s &#x201c;Land Scenery Three Gorges&#x201d; high-quality development major science and technology project-park-level multi-microgrid system participating in key technology research projects for grid-friendly interaction (Project Number 20230303003SF).</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s11">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s12">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors, and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Analyzing the carbon mitigation potential of tradable green certificates based on a TGC-FFSRO model: a case study in the Beijing-Tianjin-Hebei region, China</article-title>. <source>Sci. Total Environ.</source>, <fpage>630</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.scitotenv.2018.02.103</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Low-carbon optimal scheduling of a power system source-load considering coordination based on carbon emission flow theory</article-title>. <source>Dianli Xit. Baohu yu Kongzhi/Power Syst. Prot. Control</source> <volume>49</volume> (<issue>10</issue>).</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cui</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Low-carbon economic dispatch of electricity-gas-heat integrated energy system based on ladder-type carbon trading</article-title>. <source>Dianli Zidonghua Shebei/Electric Power Autom. Equip.</source> <volume>41</volume> (<issue>3</issue>).</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dong</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Design and simulation of renewable portfolio standard and tradable green certificate mechanism</article-title>. <source>Dianli Xit. Zidonghua/Automation Electr. Power Syst.</source> <volume>43</volume> (<issue>12</issue>).</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feng</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Resilient configuration approach of integrated community energy system considering integrated demand response under uncertainty</article-title>. <source>IEEE Access</source> <volume>7</volume>, <fpage>87513</fpage>&#x2013;<lpage>87533</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/access.2019.2924828</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lv</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jun</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ding</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Optimal scheduling of integrated energy system under the background of carbon neutrality</article-title>. <source>Energy Rep.</source> <volume>8</volume>, <fpage>1236</fpage>&#x2013;<lpage>1248</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.egyr.2022.02.295</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Modeling and optimization of combined heat and power with power-to-gas and carbon capture system in integrated energy system</article-title>. <source>Energy</source>, <fpage>236</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.energy.2021.121392</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mehrjerdi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Saboori</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jadid</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Power-to-gas utilization in optimal sizing of hybrid power, water, and hydrogen microgrids with energy and gas storage</article-title>. <source>J. Energy Storage</source> <volume>45</volume>, <fpage>103745</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.est.2021.103745</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Design of coordination and balance mechanism between national green power certificate trading market and provincial day-ahead power market</article-title>. <source>Dianwang Jishu/Power Syst. Technol.</source> <volume>44</volume> (<issue>7</issue>).</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Qiu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dong</surname>
<given-names>Z. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>J. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Meng</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zheng</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hill</surname>
<given-names>D. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Low carbon oriented expansion planning of integrated gas and power systems</article-title>. <source>IEEE Trans. Power Syst.</source> <volume>30</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>1035</fpage>&#x2013;<lpage>1046</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/tpwrs.2014.2369011</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sheng</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Multi-energy collaborative optimization scheduling of integrated energy system considering integrated demand response</article-title>. <source>Dianli Zidonghua Shebei/Electric Power Autom. Equip.</source> <volume>43</volume> (<issue>6</issue>).</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yi</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Microgrid energy source optimization planning considering demand side response and thermo-electrical coupling</article-title>. <source>Dianwang Jishu/Power Syst. Technol.</source> <volume>42</volume> (<issue>11</issue>).</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhong</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xia</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kang</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Review and prospect of integrated demand response in the multi-energy system</article-title>. <source>Appl. Energy</source> <volume>202</volume>, <fpage>772</fpage>&#x2013;<lpage>782</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apenergy.2017.05.150</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dong</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lin</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zeng</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Multi-objective optimal scheduling model with IGDT method of integrated energy system considering ladder-type carbon trading mechanism</article-title>. <source>Int. J. Electr. Power Energy Syst.</source> <volume>143</volume>, <fpage>108386</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijepes.2022.108386</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>W. W.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Current situation and future prospect of carbon emission control in China</article-title>. <source>Xiandai Huagong/Modern Chem. Ind.</source> <volume>41</volume> (<issue>2</issue>).</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Planning and operation method of the regional integrated energy system considering economy and environment</article-title>. <source>Energy</source>, <fpage>171</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wei</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Optimized operation of integrated energy system considering demand response under carbon trading mechanism</article-title>. <source>Dianli Jianshe/Electric Power Constr.</source> <volume>43</volume> (<issue>1</issue>).</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zeng</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Low carbon economic dispatch of integrated energy systems considering life cycle assessment and risk cost</article-title>. <source>Int. J. Electr. Power Energy Syst.</source> <volume>153</volume>, <fpage>109287</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijepes.2023.109287</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cheng</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kang</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xia</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Modeling the operation mechanism of combined P2G and gas-fired plant with CO2 recycling</article-title>. <source>IEEE Trans. Smart Grid</source> <volume>10</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>1111</fpage>&#x2013;<lpage>1121</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/tsg.2018.2849619</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zang</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Review and prospect of state estimation for electricity-heat-gas integrated energy system</article-title>. <source>Dianli Xit. Zidonghua/Automation Electr. Power Syst.</source>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>