[发明专利]一种适用双向能流的综合能源系统P2G厂站规划方法

权利要求书

1.一种适用双向能流的综合能源系统P2G厂站规划方法，其特征在于，所述方法包括：

针对综合能源系统中的电力系统、天然气系统和双向能流系统，分别建立电力系统模型、天然气系统模型、双向能流系统模型，以及，建立P2G厂站优化规划模型；其中，所述电力系统模型用于表征电力系统的电力潮流方程，所述天然气系统模型用于表征天然气系统的天然气潮流方程，所述双向能流系统模型用于表征电转气的能量转化关系、气转电的能量转化关系，所述P2G厂站优化规划模型用于设置目标函数和约束条件；

其中，建立所述电力系统模型，包括在所述综合能源系统包含风电出力和发电机出力的情况下，建立所述电力系统的潮流方程：

其中，P_g,i是发电机组注入节点i的有功功率，P_w,i是风电机组注入节点i的有功功率，Q_g,i是发电机组注入节点i的无功功率，节点j是与节点i相连的所有节点，G_ij是系统中的电导，B_ij是系统中的电纳，θ_ij是节点i和节点j之间的相角差，V_j是节点j的电压，V_i是节点i的电压；

建立所述天然气系统模型，包括建立描述天然气管道内潮流和节点气压的关系的方程：

其中，F_uv为天然气管道流量，sgn(π_u,π_v)为符号函数，π_u为管道节点u处的压力，π_v为管道节点v处的压力，C_uv为管道节点u处和管道节点v处之间管道的管道常数，π_u是管道节点u处的压力下限值，是管道节点u处的压力上限值；

建立所述双向能流系统模型，包括根据电转气技术的化学反应式，建立电能转化为气能的能量转化关系：

其中，是t时刻P2G厂站的电能消耗量，是t时刻双向能流系统产生的天然气流量，α_gas是电能和天然气流量的单位换算系数，η^p2g是P2G厂站的能量转化效率；

根据气转电技术的化学反应式，建立气能转化为电能的能量转化关系：

P_i,t,gas＝η_G2P×GL_i,t,gas

其中，P_i,t,gas是t时刻的燃气轮机发电量，η_G2P是燃气轮机的转化效率，G为天然气流量，L_i,t,gas为天然气转化为电能的单位换算系数；

以所述综合能源系统的年投资成本和年运行成本之和最小为目标函数，基于所述电力系统模型、所述天然气系统模型、以及所述双向能流系统模型之间存在的物理潮流关系，求解所述P2G厂站优化规划模型，得到所述综合能源系统中P2G厂站的容量；

其中，所述年运行成本至少包括：年弃风成本和年购气成本。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述综合能源系统的年投资成本和年运行成本之和最小为目标函数，基于所述电力系统模型、所述天然气系统模型、以及所述双向能流系统模型之间存在的物理潮流关系，求解所述P2G厂站优化规划模型，得到所述综合能源系统中P2G厂站的容量，包括：

初始化粒子群，随机产生P2G厂站容量；

以所述综合能源系统的年投资成本和年运行成本之和最小为目标函数，利用粒子群优化算法，以无质量的粒子在所述电力系统模型、所述天然气系统模型、以及所述双向能流系统模型之间构成的物理潮流关系空间中，计算耦合系统中的功率流和气体流，通过每个粒子的速度和位置的迭代更新，搜索最优解，得到所述综合能源系统中P2G厂站的容量。