含電轉(zhuǎn)氣技術(shù)的綜合能源系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃及運(yùn)行策略.pdf

1、與其它一次能源相比，天然氣具有效率高、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。隨著天然氣開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展，天然氣的成本有所下降，在發(fā)電行業(yè)的滲透率趨于提高。另一方面，電轉(zhuǎn)氣(Powerto Gas，P2G)技術(shù)的出現(xiàn)，可將可再生能源的富余出力轉(zhuǎn)化為甲烷，再注入到天然氣網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)輸或存儲(chǔ)。因此，電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)的耦合程度隨之加深，構(gòu)成了能量可以雙向流動(dòng)的閉環(huán)系統(tǒng)，只針對(duì)電力系統(tǒng)的規(guī)劃方法已經(jīng)不能滿足能源互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行需求。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴

2、提出了基于改進(jìn)的Benders解耦的電-氣混聯(lián)能源系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃模型。首先，闡述了天然氣系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型，包括天然氣管道氣流、天然氣管存、壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣設(shè)施的穩(wěn)態(tài)模型。接著，在滿足電—?dú)饣炻?lián)能源系統(tǒng)安全、可靠和高效運(yùn)行的前提下，構(gòu)建了以經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)的電—?dú)饣炻?lián)能源系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃模型。并根據(jù)數(shù)學(xué)模型具有混合整數(shù)非線性的特征，采用Benders解耦算法對(duì)原問(wèn)題進(jìn)行分解優(yōu)化。最后，以具有54節(jié)點(diǎn)的電力系統(tǒng)和19節(jié)點(diǎn)的天然氣網(wǎng)絡(luò)相互耦合的算例，說(shuō)明

3、了電-氣混聯(lián)能源系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃模型比傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)單獨(dú)規(guī)劃優(yōu)化具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。提出了基于能源中心(Energy Center)的電-氣-熱混聯(lián)能源系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃及運(yùn)行策略。-概述了能源中心框架及耦合矩陣的建模方法。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)例，構(gòu)建了包含熱電聯(lián)產(chǎn)(Combined Heat and Power，CHP)機(jī)組的能源中心建模單元，該能源中心還考慮了電負(fù)荷和熱負(fù)荷的相互轉(zhuǎn)換和影響。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了由多個(gè)能源中心、電轉(zhuǎn)氣廠站、

4、常規(guī)發(fā)電機(jī)組和可再生能源發(fā)電機(jī)組等經(jīng)由能源網(wǎng)絡(luò)互相連接而成的多能源中心網(wǎng)絡(luò)潮流穩(wěn)態(tài)模型。接著，構(gòu)建基于能源中心的電-氣-熱混聯(lián)能源系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃及運(yùn)行模型，對(duì)輸電線路、天然氣管道、常規(guī)發(fā)電機(jī)組、CHP機(jī)組和燃?xì)忮仩t的選址定容問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化。最后，搭建了9節(jié)點(diǎn)能源中心的電-氣-熱混聯(lián)能源測(cè)試系統(tǒng)，并運(yùn)用該系統(tǒng)分情形、多場(chǎng)景驗(yàn)證了協(xié)同規(guī)劃及運(yùn)行模型的有效性，說(shuō)明了CHP機(jī)組有利于提高電—?dú)狻獰峄炻?lián)能源系統(tǒng)在規(guī)劃運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，以及CH

5、P機(jī)組的運(yùn)用在天然氣價(jià)格較低場(chǎng)景下，其節(jié)約成本的效益更加明顯。⑶提出了P2G技術(shù)在綜合能源系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃及運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估模型。首先，闡述了P2G技術(shù)的基本原理及其轉(zhuǎn)換過(guò)程，并概述了P2G技術(shù)在電-氣-熱混聯(lián)能源系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃中的應(yīng)用場(chǎng)景。接著在上一章提出的基于能源中心的電-氣-熱混聯(lián)能源系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃及運(yùn)行模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探索并構(gòu)建P2G技術(shù)在綜合能源系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃及運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估模型。最后，通過(guò)算例說(shuō)明了僅通過(guò)P2G廠站實(shí)現(xiàn)電力