[发明专利]一种基于电气转换储能的电气联合系统及在线调控方法

说明书

本发明提供一种基于电气转换储能的电气联合系统及在线调控方法，涉及电气联合系统技术领域。本发明步骤为：获取电气联合系统中当前时段t的能量源信息、储气罐气压和当前时段t的负荷信息；对电气联合系统中当前时段t的风电机组出力和负荷单元中当前时段t的电负荷和热负荷的变化量进行监测，判断电气联合系统是否发生能量更新，若是，则采用电气转换储能的在线调控策略，若否则维持原来运行状态；若tT，则本调度时段结束，令t＝t+1后重新获取能量源信息、储气罐气压和负荷信息；若t＝T，则结束本周期的调度。通过电转气设备、燃气轮机、燃气热电联产机组、燃气锅炉和储气罐间的有序配合，增强了电气联合系统运行的灵活性。

技术领域

本发明涉及电气联合系统技术领域，尤其涉及一种基于电气转换储能的电气联合系统及在线调控方法。

背景技术

我国现在是世界上最大的风力发电市场，截止到2016年，我国风力发电容量占全球风力发电容量的35％。尽管风电的渗透性日益增强，我国仍然面临着严重的风力削减问题，特别是在北方省份。风电消纳的主要障碍是电力系统的灵活性不够。然而，在我国北方地区，60％以上的发电机组是热电联产(CHP)机组，为了保证供暖需求，热电联产机组采用“以热定电”的运行模式。热电联产机组“以热定电”的运行模式压缩了风电上网空间，加剧了弃风现象。

随着新能源的使用受到了人们的广泛重视，风电等新能源发电系统装机容量在不断并增加，预计到2020年风机装机容量将达到2亿千瓦。但是由于风电场和电网建设不同步、风电特性和电网调峰能力不匹配等原因，在一些地区出现了弃风现象，造成了能源浪费和经济损失。综合能源系统架构集成可再生能源是提高可再生能源利用率的重要手段之一。基于天然气和电力供能的微网系统是典型用户侧综合能源系统形态，通过对微网中天然气和电力环节进行协调优化，可以提高可再生能源利用率；此外，也可以在耦合系统中发展储气、储电和储势等技术，提高可再生能源的利用率，最终形成多元消纳技术和多元储能技术减少弃风现象。由于电力大量存储会存在高成本等问题，而储气成本相对较低，因此，可以在微网中大力发展储气技术。例如，通过电转气技术将多余的风电转化为天然气进行存储，减小弃风、弃光等现象。

电转气技术是在负荷低谷、可再生能源出力高峰时段，将富裕的电能转化为天然气或氢气，存储在天然气管网或天然气存储设备中；在电力短缺时段，将存储的气体转化为电能或者热能提供给用户，从而提高了微网在负荷低谷时段消纳可再生能源的能力。电转气技术也增加了电–气联合环节的耦合作用，增强电力网络与天然气网络系统之间的功能稳定性。

电转气将电能转化为化学能，通过氢气或天然气存储起来。根据电转气的最终产物不同，可以将电转气技术分为电解氢和甲烷化二个阶段。首先，将多余的电能通过电解水产生氢气，其能量将多余的电能电解水生产氢气，直接用于工业生产或者在安全约束下进行燃气发电，化学方程式为：

2H₂O→2H₂+O₂ (1)

电解产生的氢气可以直接利用，但是由于氢气存储和传输困难，一般采用电解天然气的形式，即甲烷化。天然气较氢气有更高的单位能量密度，并且可以直接注入现有天然气网络进行大规模存储和远距离传输。电转天然气是在电解氢气的基础上，利用二氧化碳和氢气在高温高压环境下反应生成甲烷，化学方程式为：

CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O (2)