[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

说明书

本发明实施例提供了一种适用双向能流的综合能源系统P2G厂站规划方法，包括：建立综合能源系统的电力系统模型、天然气系统模型、双向能流系统模型，分别表征电力潮流方程、天然气潮流方程，以及，电转气的能量转化关系、气转电的能量转化关系；建立P2G厂站优化规划模型，用于设置目标函数和约束条件；以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，基于电力系统模型、天然气系统模型、双向能流系统模型之间存在的物理潮流关系，求解P2G厂站优化规划模型，得到P2G厂站的容量；其中，运行成本至少包括：年弃风成本和年购气成本。本发明实施例提供的方法，同时以风力浪费最小和经济效益最大为目标，能合理高效地规划P2G厂站的容量。

技术领域

本发明涉及供电技术领域，特别是涉及一种适用双向能流的综合能源系统P2G厂站规划方法。

背景技术

风力发电、光伏发电等可再生新能源的发展，有力缓解了能源危机和环境恶化等问题。然而，新能源在并网的过程中，能源产销的随机性和间歇性不仅会给电网安全稳定和运行调度等方面带来诸多危害，还导致弃风、弃光问题形成资源的浪费，制约了新能源发电的规模化应用。

为了高效地实现对风电等间歇性可再生能源的消纳，相关技术从供应侧、需求侧等方面已提出了多种应对方案，例如，采用调峰电源和储能的方式应对可再生能源的间歇性和波动性。在诸多应对方案中，综合能源系统以电、气、热、风、光等多种能源协调运行，能源转换方式灵活，从成本和可靠性上来说，对提高能源利用率裨益颇多。

在多能源协调运行方案中，涉及能源总量最多，能源转换方式灵活，能源传输范围最广的是电网与气网双向能流的协调运行，电-气双向能流系统在电力过剩时将电能转换为氢气或甲烷中的化学能量，在电力短缺时又将天然气网中燃气的化学能量转换为电能，完成资源高效合理的配置，提高能源利用率。为实现资源的最佳配置，往往需要对综合能源系统中包括电-气双向能流系统在内的各种能源体的容量规模进行规划，但实际生产生活中电-气双向能流系统和P2G(Power to gas电转气)设备的规划和使用周期不同，加大了综合能源系统中各种能源体的容量规划的难度。相关技术同时对电转气、气转电等多个能源体同时进行规划，难以平衡P2G厂站的资源利用率与投资成本之间的关系。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提出了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种适用双向能流的综合能源系统P2G厂站规划方法，以合理地规划P2G厂站的容量，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；

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。

可选的，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；