[发明专利]计及电转气的综合能源系统低碳经济优化调度方法

说明书

本发明公开了计及电转气的综合能源系统低碳经济优化调度方法，本发明针对综合能源系统，研究计及电转气的综合能源系统低碳经济优化调度。通过细化电转气两阶段机理，实现在电转气消纳风电的同时充分发挥其减碳效益，并考虑氢能，构建电‑氢‑天然气综合能源系统。在此基础上，建立奖惩阶梯型碳交易机制模型，考虑P2G和燃气轮机共同参与碳交易市场，通过对系统各单元的协调调度，实现保证系统调度经济性的同时减少碳排放量。

技术领域

本发明属于于综合能源系统优化调度技术领域，具体涉及计及电转气的综 合能源系统低碳经济优化调度方法。

背景技术

目前，针对计及电转气的综合能源系统优化调度研究，国内外学者展开了 一系列研究。比如：1)针对含大规模分布式风电的综合能源系统，主要研究电 转气消纳风电直接生成天然气，存入天然气网络，并通过电-气综合能源系统协 调运行，提高系统消纳风电能力。2)针对含大规模风电的综合能源系统，探索 风电的经济价值，进行综合能源系统经济调度方面的研究。3)考虑环境影响， 目前研究主要是将碳交易机制引入综合能源系统，但未对碳交易机制原理进行 分析，且主要考虑传统碳交易机制。然而，1)中忽略了高比例风电功率波动对 天然气网络的直接冲击影响，忽略了中间环节氢气的可利用价值，且电直接转 化为天然气过程能量损耗太大。2)多数关注综合能源系统运行经济、安全性， 对能源转化利用过程中带来的环境影响未得到充分考虑；3)鲜有文献将奖惩阶 梯型碳交易机制引入综合能源系统进行优化调度分析。

发明内容

本发明的目的在于提供计及电转气的综合能源系统低碳经济优化调度方 法，促进风电资源的消纳同时，提高系统经济性和低碳性。

本发明所采用的技术方案是：计及电转气的综合能源系统低碳经济优化调 度方法，主要包括从电转气两阶段运行机理入手，挖掘P2G的低碳潜力，并引 入奖惩阶梯型碳交易机制，考虑P2G和燃气轮机参与碳交易市场，从而建立含 分布式风电的电-氢-天然气综合能源系统低碳经济调度模型，最后通过线性化 处理模型后进行求解，具体操作步骤如下:

步骤1、从电转气两阶段运行机理入手，对系统中电转气精细化建模，在 电转气消纳风电的基础上，挖掘电转气低碳潜力，引入氢能，从而构建电-氢 气-天然气综合能源系统；

步骤2、通过引入奖惩阶梯型碳交易机制，同时考虑电转气和燃气轮机共 同参与碳交易市场，设计综合能源系统低碳经济的目标函数，构建综合能源系 统中配电网、配气网优化运行模型；

步骤3、分别采用分段线性化、增量线性化和二阶锥松弛方法，对目标函 数、电网潮流和天然气网络潮流非线性边界做线性化处理，并利用CPLEX求 解器求解该模型。

本发明的特点还在于：

步骤1具体过程为：

步骤1.1、所述电转气的运行机理分别为电解水制氢阶段和氢气甲烷化阶 段；

①电解槽模型

式中：V_ECt为t时段电解槽的产氢量；P_ECt为t时段电解槽的输入电功率，P_EC为电解槽输入电功率的额定值；f(P_ECt/P_EC)为电解槽的效率函数；a_EC、b_EC和c_EC为效率函数系数；P_ECmax、P_ECmin分别为电解槽输入功率上下限；π_EC为电解槽的 容量；

②甲烷反应器模型