[发明专利]弃风参与电网调频的电转气-储气-燃气轮机容量优化配置方法及系统

说明书

本发明公开了一种弃风参与电网调频的电转气‑储气‑燃气轮机容量优化配置方法及系统，首先创新性提出通过PtG利用弃风生产天然气，经储气罐存储，并通过燃气机组(NGGU)发电参与调频的运行场景，并提出了各装置的协调运行策略；继而，根据上述运行策略，文中构建了PtG、储气罐、NGGU参与调频过程的成本‑收益模型，以最大化净收益为目标实现各装置的容量优化配置；最后以某风电场实际弃风、某自动发电控制(AGC)实际下发指令为参考，通过粒子群优化算法进行规划计算，通过结果分析了利用风电场弃风与PtG技术在PtG、储气与NGGU容量优化配置下参与电力市场调频辅助服务经济性与可行性。

技术领域

本发明涉及可再生能源消纳技术领域，尤其涉及一种弃风参与电网调频的电转气-储气-燃气轮机容量优化配置方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电转气(power to gas，PtG)技术为可再生能源的就地消纳提供了新的解决途径，PtG将原本弃风时段难以消纳的可再生能源出力转化为天然气或氢气。

目前针对PtG技术提升系统消纳风电水平的相关技术研究已经有很多，现有技术均通过PtG设备将富余风电转化为天然气，被能源互联系统储存或利用，在电力负荷高峰时由本地燃气轮机发电，减少了能源中心从网络中获取的天然气和电力，使能源互联系统成本降低，风电消纳能力提高同时提升综合能源各项评价指标。但在获取收益的途径上大多考虑通过减少系统购气或获取售电差价、节能减排及削峰填谷的方式。由于当前PtG技术还不够成熟，成本高，这类方法取得的经济效益十分有限，为此，考虑收益更高的调频辅助服务。

为降低管道、线路建设成本需要PtG厂在空间上与风电场、气网进行耦合，现有技术通过就PtG选址对PtG经济性的影响进行分析，得到PtG厂想要获取良好经济效益对空间要求较为苛刻。

燃气机组(natural gas generating unit，NGGU)具有转换效率高，运行方式灵活，爬坡性能良好等特点，使其具备实时响应自动发电控制(Automatic Gain Control，AGC)指令的能力，可以取代传统火电调频机组。近些年天然气供求关系紧张，直接购买大量天然气经NGGU进行调频是不经济的，而弃风通过PtG技术得到的天然气经过NGGU进行调频可以在获取更高的经济效益同时消纳弃风。随着PtG与NGGU技术不断发展，电力系统与天然气系统闭环耦合程度不断加深，使PtG与NGGU联合调频成为可能。

目前,关于PtG参与调频的研究较少。现有技术采用将PtG与燃气轮机进行联合调频，但是其联合调用策略较为简单，优先调用成本较低的一组，没有考虑二者在调频性能上的差异，而目前调频辅助服务市场针对不同的调频性能会有不同的收益。现有技术中提出的将PtG厂视作负荷侧,对PtG厂进行需求侧响应，实现对AGC指令实时响应，然而这种形式的调频对弃风要求高，没有弃风的时刻难以进行调频，并且在需求侧响应时，会导致PtG厂功率下降，会使弃风利用率降低；而只采用电网购电的方式则会增大调频成本，使本来经济性一般的PtG设备的经济性进一步降低。可见，基于PtG技术参与电网调频仍需进一步研究。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种弃风参与电网调频的电转气-储气-燃气轮机容量优化配置方法及系统，将PtG厂建设于风电场侧，同时将PtG合成的气体采用储气罐进行长时间大容量存储，并通过燃气机组(NGGU)发电参与调频；提出了各装置的协调运行策略；继而，根据上述运行策略，构建了PtG、储气罐、NGGU参与调频过程的成本-收益模型，以最大化净收益为目标实现各装置的容量优化配置。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

弃风参与电网调频的电转气-储气-燃气轮机容量优化配置方法，包括：

将PtG设备建设于风电场侧，将PtG合成的气体采用储气罐进行存储，并通过燃气机组发电参与调频；