[发明专利]计及电转气的多源储能型区域综合能源低碳运行优化方法

说明书

本发明公开了一种计及电转气的多源储能型区域综合能源低碳运行优化方法，首先根据天然气网络和电力网络结构，综合电转气模型、热电联产模型、电锅炉模型、碳捕系统模型和储能模型，建立电‑热‑气互联的综合能源系统模型，接着建立电‑热‑气互联的综合能源系统模型对应的目标函数与约束条件，最后建立单目标连续优化脉冲神经膜系统，并采用其对目标函数进行求解，得到能源调度最低成本与各能源单元系统的出力情况。本发明能提高风电的就地消纳，降低电网侧的碳排放量，提升电网侧产生的COsubgt;2/subgt;的再利用率，并为环境保护提供了可持续的发展方向。

技术领域

本发明属于综合能源技术领域，具体涉及一种计及电转气的多源储能型区域综合能源低碳运行优化方法的设计。

背景技术

随着国家现代化建设的飞速发展，能源枯竭与温室效应逐渐加重。其中，电力行业一直以来是中国最大的空气污染源，产生了约40％的CO₂排放量。来自电力行业的巨大环境污染促使我国大力探索和发展可再生能源，进行低碳能源转型。其中，风电以其可再生性、清洁性、成本低等优点被认为是潜力巨大的可再生能源。因此，加大风电的部署，稳定能源的供应，将会带来巨大的环境效益。但随着风电在电网中的渗透率提高，对电网接纳可再生能源的性能要求也逐渐提高，风电的大规模建设与电网建设能力不匹配导致了严重的“弃风”现象，并且风电的间歇性、波动性和反调峰特性也弱化了其可控性。特别是在我国北方地区，富风区域与供暖区域高度重合，较高的火电机组比例已经对风电的消纳产生了不利的影响。因此，在基于风电的综合能源低碳运行优化中对风电渗透的多重效益之间进行分析，对实现能源的可持续发展具有重要意义。

目前，随着能源互联网的快速发展，综合能源系统的多能协调互补的运行方式已成为未来能源利用的方向，但大部分对综合能源系统模型的构建并不全面，例如并未综合考虑碳捕捉、热电联产、电转气、储能等系统的功能。因此，在可再生能源的利用层面，多能源互补与低碳运行层面还有待提高。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前综合能源低碳运行方法的上述问题，提出了一种计及电转气的多源储能型区域综合能源低碳运行优化方法，实现对电-热-气互联的综合能源系统进行低碳运行优化。

本发明的技术方案为：计及电转气的多源储能型区域综合能源低碳运行优化方法，包括以下步骤：

S1、根据天然气网络和电力网络结构，综合电转气模型、热电联产模型、电锅炉模型、碳捕系统模型和储能模型，建立电-热-气互联的综合能源系统模型，实现电-热-气能源闭环协调优化互补。

S2、建立电-热-气互联的综合能源系统模型对应的目标函数与约束条件。

S3、建立单目标连续优化脉冲神经膜系统，并采用其对目标函数进行求解，得到能源调度最低成本与各能源单元系统的出力情况。

进一步地，步骤S1中的电转气模型包括第一阶段和第二阶段；第一阶段将富余风电用于电解水过程，产生氢气和氧气；第二阶段将产生的氢气与电网侧火电机组产生的二氧化碳在高温下结合生成天然气。

电转气模型中电能与天然气之间的耦合关系表示为：

其中表示t时刻电转气产生的天然气量，表示t时刻参与电转气的电能，η_e→g表示电转气能效。

电转气模型的约束条件为：

其中为电转气系统的最大输入功率。

进一步地，步骤S1中的热电联产模型中，在热电联产作用下天然气分别与电能、热能之间的耦合关系表示为：