[發(fā)明專利]一種綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112862158A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王成福;張振威
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;H02J3/38;H02J3/46
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度方法及系統(tǒng)，所述方案通過挖掘天然氣管道自身由于傳輸慣性所具有的存儲能力，利用電轉(zhuǎn)氣設(shè)備將難以消納的風(fēng)電轉(zhuǎn)為天然氣并存儲到管道中，所述調(diào)度方法能夠以更低的成本釋放系統(tǒng)的靈活性來消納風(fēng)電；同時，為了驗證方法的有效性，本公開建立了由IEEE39節(jié)點(diǎn)電網(wǎng)?比利時20節(jié)點(diǎn)天然氣網(wǎng)?20節(jié)點(diǎn)供熱網(wǎng)組成的仿真系統(tǒng)，通過場景法生成不同的典型風(fēng)電場景輸入到仿真系統(tǒng)中進(jìn)行分析，結(jié)果驗證了本方法的經(jīng)濟(jì)性和有效性。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開屬于電-熱-氣綜合能源系統(tǒng)互聯(lián)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

隨著具有強(qiáng)波動性和隨機(jī)性的可再生能源的快速發(fā)展，迫切需要提高能源系統(tǒng)的靈活性和運(yùn)行效率來消納大量的可再生能源。同時，隨著各種能源轉(zhuǎn)換設(shè)備的出現(xiàn)，不同能源網(wǎng)絡(luò)間的耦合加強(qiáng)，不同類型的能源集中調(diào)度為系統(tǒng)的運(yùn)行增加了困難。為了滿足電力、供熱和天然氣等多能源的需求，通過整合多個能源網(wǎng)絡(luò)建立了綜合能源系統(tǒng)(IES)。與典型的獨(dú)立能源供應(yīng)系統(tǒng)相比，IES具有顯著的經(jīng)濟(jì)性和靈活性。

在電力耦合熱力的系統(tǒng)中，為提高能源效率，近年來，熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)得到了快速應(yīng)用。然而，由于熱電比的限制，熱電聯(lián)產(chǎn)和高滲透風(fēng)能之間的運(yùn)行沖突已經(jīng)成為能源系統(tǒng)運(yùn)行的挑戰(zhàn)。當(dāng)熱電聯(lián)產(chǎn)滿足熱量需求時，相應(yīng)的發(fā)電量可滿足非高峰時段的大部分用電需求，此時沒有多余的電負(fù)荷來消耗大量的風(fēng)電。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了能夠有效的平衡電和熱的負(fù)荷需求，現(xiàn)有技術(shù)中通過在IES系統(tǒng)中加入儲電和儲熱機(jī)組實現(xiàn)將風(fēng)能和熱負(fù)荷的跨時段轉(zhuǎn)移，來提高IES的靈活性；此外，增加其他熱源并考慮需求響應(yīng)也是減輕熱電比約束的方法；當(dāng)前，更多的研究集中在熱網(wǎng)的動態(tài)特性上，通過挖掘供熱系統(tǒng)的動態(tài)傳輸延遲來構(gòu)建靈活性運(yùn)行模型。供熱網(wǎng)絡(luò)中管道的熱能存儲能力可以為CHP提供額外的靈活性。同時，部分學(xué)者研究了建筑物的熱能存儲能力，利用供暖系統(tǒng)作為管理風(fēng)能分配的一種方式。

在電力耦合天然氣系統(tǒng)中，燃?xì)廨啓C(jī)(GT)的建立是為了通過消耗天然氣來滿足高峰時段的電力需求。同時，燃?xì)廨啓C(jī)通過補(bǔ)充風(fēng)電輸出低谷的時段來減少風(fēng)電曲線的波動。隨著技術(shù)的發(fā)展，電轉(zhuǎn)氣裝置被提出用來將電轉(zhuǎn)換為天然氣，同時與IES中的燃?xì)廨啓C(jī)配合實現(xiàn)了電網(wǎng)與天然氣網(wǎng)能源的雙向傳輸。P2G通過將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為天然氣并直接注入天然氣管道來提高IES的靈活性。在經(jīng)濟(jì)，能源和環(huán)境的方面上評估P2G的潛力，并提出將P2G與燃?xì)獍l(fā)電廠(GFPP)結(jié)合使用作為減少CO2排放的潛在解決方案。但是，P2G的運(yùn)行受到天然氣管網(wǎng)調(diào)度能力的限制。為了解決這個問題，考慮到天然氣網(wǎng)絡(luò)的傳輸延遲，使用大規(guī)模天然氣管道存儲是一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。部分研究人員提出了一種采用P2G技術(shù)的電力—天然氣綜合輸電網(wǎng)絡(luò)模型，用于天然氣網(wǎng)絡(luò)中的長期季節(jié)性存儲應(yīng)用；但是，由于天然氣網(wǎng)絡(luò)中流量與壓力的非線性特征，增加了解決方案的難度

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有方法中，管道的動態(tài)特性尚未被考慮入優(yōu)化決策中，也并未有效利用管道網(wǎng)絡(luò)本身的靈活性；同時，多能源網(wǎng)絡(luò)之間的能量轉(zhuǎn)換單元的輸出受到所連接的傳輸管道的調(diào)度能力的限制；因此，如何利用管道的動態(tài)特性來減少風(fēng)電波動，是當(dāng)今急需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本公開為了解決上述問題，提供了一種綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度方法及系統(tǒng)，所述方案通過挖掘天然氣管道自身由于傳輸慣性所具有的存儲能力，利用電轉(zhuǎn)氣設(shè)備將難以消納的風(fēng)電轉(zhuǎn)為天然氣并存儲到管道中，所述調(diào)度方法能夠以更低的成本釋放系統(tǒng)的靈活性來消納風(fēng)電。

根據(jù)本公開實施例的第一個方面，提供了一種綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度方法，包括：

針對氣網(wǎng)與熱網(wǎng)的動態(tài)特性分別進(jìn)行建模分析，探究天然氣管道與熱網(wǎng)管道的儲能能力；

以總運(yùn)行成本最小為優(yōu)化目標(biāo)，建立綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度模型；其中，所述日前優(yōu)化調(diào)度模型中利用電轉(zhuǎn)氣裝置和天然氣管存的合作調(diào)度將無法消納的風(fēng)電轉(zhuǎn)化為天然氣并存儲與天然氣管道中；