[发明专利]一种含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法

说明书

本发明公开了一种含电转气设备(Power to Gas,P2G)的微型能源网日前优化调度方法。首先，以能源集线器的方式建立了电、气、热、冷联供的微型能源网模型。该能源集线器包含微燃机、P2G、电锅炉、燃气锅炉、电制冷机、吸收式制冷机等能源耦合设备。其次，建立了以微型能源网运行成本最低并考虑P2G收益的日前最优经济调度模型，考察P2G对微能网的经济性以及对可再生能源的消纳能力。该经济调度模型包括目标函数、元件模型以及网络约束。最后，以设立对照的方式进行验证，结果表明P2G对系统运行成本及可再生能源消纳都起到了积极的作用。

技术领域

本发明属于电力系统微网优化调度领域，具体而言，涉及包含电转气的微型能源网电、气、热、冷联合调度方法。

背景技术

风能、太阳能等可再生能源接入电网有利于减少传统发电方式带来的碳排放。但是，随着风电、光伏装机容量的快速增长，一些地区的弃风、弃光现象也日益严重。主要是风、光出力的不确定性、反调峰性及我国电源与负荷逆向分布等原因所致。

将可再生能源接入微网就地消纳能有效改善可再生能源利用率问题能源互联网技术形态与关键技术。冷热电联供技术地应用优化了微网能源分配，提高能源利用率同时也满足了微网中电、气、热、冷等不同能源负荷需求。微网中的电储能设备在用电负荷低谷时充电，在负荷高峰时放电，可平滑电网波动，提高系统对间歇性能源的消纳能力。但是受运行成本的制约，电储能设备容量及其作用通常是有限的。

电转气(Power to Gas,P2G)技术是将电能转化为氢气或甲烷。氢气、甲烷用途广泛、输送方便、储气成本边际系数小，容易实现长时间、大规模储存。相比于电能的其它储存形式，如抽水储能、电池储能，将电能以气体的形式储存有更加广阔的前景。

通过P2G技术生成的甲烷以符合天然气安全条例的数量和质量注入天然气网络，加深了电网和天然气网络的耦合程度，同时大大加强了系统对可再生能源的消纳能力。因此，将P2G加入微型能源网的调度运行中具有良好作用及重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高了可再生能源的利用率的考虑电转气的微型能源网日前最优经济调度方法。

本发明所采用的技术方案是一种考虑电转气的微型能源网日前最优经济调度方法，包括如下内容：

电转气技术包含两个化学反应过程，第一个过程是水分子在催化剂、高温、通电的条件下的电解反应，该反应完成了电能向化学能的转化。第二个过程是氢气与二氧化碳在高温高压的条件下产生天然气的反应，如式1、2。

通过微网能源集线器来描述负荷侧多种能源需求(电、气、热、冷)与供给侧电能和天然气的供应及转换关系。从宏观上可以将其分为能量输入模块、能量转化模块、储能模块和能量输出模块，根据能量守恒定律各模块间建立如式3的关系式：

P^out＝Pⁱⁿ+P^EH+ΔP^s (3)

式中：Pⁱⁿ、P^EH、ΔP^s、P^out分别为该能源集线器的能量输入矩阵、能量转化矩阵、储能出力矩阵和能量输出矩阵。

能量输入矩阵包含电能和气能。风机和光伏出力不足时，电能由外部网络提供：

式中：P_wind、P_pv分别为风机和光伏输入电能，分别为微网从外部网络购入的电能和气能。

能量转化矩阵描述了不同能量再能源集线器下的转化关系：