[发明专利]电转气-储气罐组合的气电综合能源系统优化调度方法

说明书

本发明公开了一种电转气‑储气罐组合的气电综合能源系统优化调度方法。该方法首先建立了天然气系统、电力系统和耦合元件的模型，其次根据天然气系统和电力系统的能量双向互动机制建立了气‑电综合能源系统的调度框架，将燃气轮机作为电力系统的调峰机组，P2G消纳过剩的风电存储于储气罐中，并以合同供气方式向气网供气；接着以经济性最优为目标建立1天24时段的调度模型。本发明所述的电转气‑储气罐组合的气电综合能源系统优化调度方法，为综合能源系统的规划设计、优化调度运行提供了理论基础和新的调度方法。

技术领域

本发明属于综合能源系统优化调度运行技术，具体涉及一种电转气-储气罐组合的气电综合能源系统优化调度方法。

背景技术

为缓解能源危机，解决新能源消纳问题，综合能源系统、能源互联网和泛在电力物联网成为变革能源利用的趋势。风电、光伏等新能源替代化石能源已成为能源发展新形似。新能源的出力随机性和波动性，使得如何提高新能源的渗透率成为电力系统新发展的热点问题。

在综合能源系统中，电力和天然气是重要的组成部分，两者的能源耦合互补利用是目前能源结构优化的导向，气-电耦合系统的研究已成为综合能源系统的研究基础。燃气轮机启动快，能够用于电力调峰，是气-电综合能源系统的最重要纽带。电转气(P2G)的出现，解决了新能源的能量平移和消纳问题，通过将富余的新能源发电转化为天然气，能够有效减少弃风、弃光。因此，P2G设备主要用于消纳风电、光伏等可再生能源。

由于风电、光伏的间歇随机性，P2G设备的出力将受随机性影响而波动，因此，为进一步研究气电综合能源系统在能量双向转换传输时的相互作用和新能源消纳问题，P2G设备以何种机制参与到气电综合能源系统的调度运行中仍有待新技术的突破。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术中新能源优化运行调度的不足问题，本发明的目的是提供一种电转气-储气罐组合的气电综合能源系统优化调度方法，由燃气轮机和P2G、储气罐设备实现天然气-电力双向能量耦合的气电综合能源系统以电定气调度机制。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种电转气-储气罐组合的气电综合能源系统优化调度方法，包括以下步骤：

(1)输入能源系统信息，包括设备信息、负荷数据、能源数据和经济指标；

(2)建立天然气系统模型，包括管道气流模型、增压站模型和管网矩阵模型；

(3)建立电力系统模型，所述的电力系统模型为直流潮流模型；

(4)建立气-电双向耦合模型，包括由燃气轮机建立气向电转换的耦合模型、由P2G、储气罐组合建立电向气转换的耦合模型；

(5)建立优化调度模型，包括分析调度机制和建立调度目标函数；

(6)建立系统运行约束,包括天然气系统约束、电力系统约束和耦合元件约束；

(7)求解优化调度结果并输出数据，实现综合能源系统的优化调度。

进一步的，所述步骤(1)中能源系统数据还包括能源系统的拓扑结构、连接方式以及线路/管道参数；所述设备信息包括燃气轮机、P2G、增压站以及储能设备的容量、台数、出力限制数据；所述负荷数据包括电负荷、气负荷的典型日需求数据；所述能源数据包括气源、风电等输入源的输入流量和出力限制；经济指标包括各类能源的价格、各类设备的运行成本费用。

步骤(2)所述天然气系统模型包括管道气流模型、增压站模型和管网矩阵模型具体如下：

(2.1)管道气流模型

对于平直高压全湍流的稳态天然气管道，管道气流量取决于长度、直径和管道两端压力；所述管道气流模型数学表达式如下：

其中：