[發(fā)明專利]一種含電轉(zhuǎn)氣和儲能的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110101346.0
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112949903A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王亭嶺;劉國慶;熊軍華;趙迪迪;焦亞純;馬夢瑤;王夢迪;宋豪
• 申請（專利權(quán)）人: 華北水利水電大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F30/27;G06F30/28;G06N3/12;G06F111/04;G06F111/06;G06F113/04;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才

本發(fā)明的目的是提供一種含電轉(zhuǎn)氣和儲能的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度方法，用于兼顧經(jīng)濟性和環(huán)保性，為多個能源系統(tǒng)和能量中心提供多維度的調(diào)度方案，首先基于能源集線器理論，提出一種含電轉(zhuǎn)氣和儲能裝置的能源集線器模型；隨后，綜合考慮電力系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)和能量中心的運行約束，構(gòu)建以經(jīng)濟成本最小化和污染氣體排放量最小化為多目標(biāo)的優(yōu)化調(diào)度方法，最后通過模糊選擇的決策方法明確調(diào)度方案；研究結(jié)果表明：引入電轉(zhuǎn)氣和儲能裝置后經(jīng)濟成本降低了6.45%同時污染氣體排放量降低了3.43%；計及電轉(zhuǎn)氣運行成本對系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的必要性；所提算法能滿足區(qū)域綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度要求，既能為調(diào)度人員提供多種調(diào)度方案也能給出明確的調(diào)度方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于區(qū)域綜合能源日前優(yōu)化調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含電轉(zhuǎn)氣和儲能的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度方法。

背景技術(shù)

能源是人類工業(yè)生產(chǎn)和社會生活基礎(chǔ)，隨著環(huán)境危機問題日益突出，同時煤炭和石油等傳統(tǒng)化石能源不可再生等問題，人們對可持續(xù)能源的需求極為迫切。我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，力爭2060年前實現(xiàn)碳中和。傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)存在能源利用率低、能源系統(tǒng)間協(xié)調(diào)能力差和供能系統(tǒng)整體安全性不高等問題，而且不能實現(xiàn)能源間的優(yōu)勢互補和替代。區(qū)域綜合能源系統(tǒng)(RegionalIntegrated Energy System,RIES)，逐步成為人類能源系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢，以滿足人類能源梯級利用和清潔高效的用能要求。

電轉(zhuǎn)氣(power to gas,P2G)技術(shù)在電價低谷時將電能轉(zhuǎn)化為易大量存儲的天然氣，在用電高峰時使用存儲的天然氣發(fā)電，實現(xiàn)經(jīng)濟運行和削峰填谷。然而能量中心(energy center，EC)作為RIES的核心環(huán)節(jié)，目前EC中鮮有同時考慮P2G和儲能裝置。熱電聯(lián)產(chǎn)機組(combined heat and power，CHP)存在熱電比，當(dāng)電、熱負(fù)荷比例不匹配時，難以實現(xiàn)最優(yōu)方式運行。儲能裝置有能量時序轉(zhuǎn)移的作用，從而改善系統(tǒng)運行靈活性。因此，P2G技術(shù)和儲能裝置在RIES中的運行優(yōu)化方法是當(dāng)前研究熱點問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種含電轉(zhuǎn)氣和儲能的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度方法，用于兼顧經(jīng)濟性和環(huán)保性，為多個能源系統(tǒng)和能量中心提供多維度的調(diào)度方案。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案為：一種含電轉(zhuǎn)氣和儲能的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度方法，包括以下步驟：

S1：含P2G和儲能的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)建模；

S1.1：建立電力系統(tǒng)交流模型；

式中ΔP_i、ΔQ_i為i節(jié)點的有功功率和無功功率不平衡量，P_i、Q_i為i節(jié)點注入的有功功率和無功功率，V_i、V_j分別為i、j節(jié)點的電壓幅值，G_ij、B_ij為支路的電導(dǎo)和電納，θ_ij為電壓相角差；

S1.2：建立天然氣系統(tǒng)模型；

其中，含壓縮機的天然氣系統(tǒng)模型為：

式中，f_com為流入壓縮機的流量；f_cp為壓縮機消耗的流量；f_mi、f_on為壓縮機入口和出口管道的流量，K_on、K_mi為管道系數(shù)；p_o、p_n、p_m、p_i分別為相應(yīng)節(jié)點的燃?xì)鈮毫Γ籯_cp為壓縮機的壓縮比；T_gas為天然氣溫度；q_gas為天然氣熱值；α為壓縮機的多變指數(shù)。

不含燃?xì)鈮嚎s機的天然氣管道流量方程為：