[发明专利]一种电-气-储区域综合能源系统协同规划方法

说明书

本发明公开了一种电‑气‑储区域综合能源系统协同规划方法，该方法建立了电‑气‑储系统的能源集线器结构，再以电‑气‑储系统扩建成本最小为规划目标函数，建立系统内储电、储气、电网络拓扑、气网络拓扑的数学模型，将规划目标函数与元件约束条件导入电‑气‑储协同规划模型求解，得到电网络拓扑结构、气网络拓扑结构、储电装置安装位置、储气装置安装位置、储能容量等规划结果。本发明的协同规划方法能够在储电装置和储气装置接入电‑气‑储区域综合能源系统时减轻系统压力，从而优化装置选型，同时能够降低成本。

技术领域

本发明涉及综合能源系统规划领域，具体地涉及一种电-气-储区域综合能源系统协同规划方法。

背景技术

随着可再生能源大力发展以及用户用能趋向多样性，电、气、热耦合程度不断加深，区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)在能源互联网的应用越来越广泛。RIES一般包含分布式电源、电力线路、天然气管道、储能设备以及能量转换设备，在横向上表现为多能互补，纵向上表现为源网荷储协调运行，能源形式更加多样，网络结构更加复杂，区别于传统独立规划和运行的配电网、气网。因此，针对区域综合能源系统规划方法的研究具有必要性。

目前，国内外学者针对区域综合能源系统规划展开了部分研究，大多立足于特定工业园区或场景建立规划模型。在能源耦合方面，随着热电联产设备(combined heat andpower,CHP)、电转气(power to gas,P2G)技术的进步，工业园区内更多采用电-气综合能源系统。现有研究成果中，部分学者建立了能源中心模型，考虑投资成本、运行成本和可靠性成本，从经济性最优的角度优化含电转气装置的区域综合能源系统；有学者在进行电-气综合能源系统规划时考虑了电转气设备和风电场协同扩建，并研究其对系统扩建方案、风电消纳和经济性的影响；有学者提出了光伏和气电混合容量规划方法，在规划模型中考虑光伏和负荷的季节性因素，并采用细菌觅食算法求解；有学者基于能源集线器的思想，在电-气协同规划时用机会约束规划的方法，提高了系统安全性；也有学者针对综合能源系统规划算法展开研究，提出了将改进自适应算法应用于RIES规划，对负荷进行较为准确的预测。上述有关电-气耦合综合能源系统规划的研究中未考虑园区储能的规划配置，并且没有进一步探究储能的接入对规划结果的影响。多种能源形式的储能设备在综合能源系统中可以作为主动负荷，配合分时电价和能源转换，发挥削峰填谷作用。有学者还提出了计及电/热柔性负荷的区域综合能源系统储能优化配置方法；建立包含电转气装置的热电联产微网电/热综合储能优化配置模型，提出包含电/热储能系统额定容量和功率的配置方法。但是上述背景技术未有对储能装置、P2G、储气装置、输气管道等电-气多能存储系统多种设备的优化配置模型的研究。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种电-气-储区域综合能源系统协同规划方法，能实现包含储电、储气的电-气耦合区域综合能源系统的协同规划。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种电-气-储区域综合能源系统协同规划方法，具体包括如下步骤：

(1)在电-气-储区域综合能源系统中建立电-气-储能源集线器结构；所述电-气-储能源集线器结构包括：光伏、储电装置、储气装置、变压器、电网络拓扑、P2G以及气网络拓扑；其中，外部电网的电流通过变压器输入至电-气-储能源集线器结构中，与光伏、储电装置的电流汇合后汇入电网络拓扑以及P2G；所述P2G与储气装置连接，与外部气网汇合后汇入气网络拓扑。

(2)根据建立的电-气-储能源集线器结构建立以总成本最小的规划目标函数；所述规划目标函数min C为：

min C＝C₁+C₂+C₃+C₄ (1)

其中，C₁为投资成本、C₂为维护成本、C₃为向上级网络购电、购气交易成本，