[发明专利]一种综合能源系统日前优化调度方法及系统

说明书

本公开提供了一种综合能源系统日前优化调度方法及系统，所述方案通过挖掘天然气管道自身由于传输惯性所具有的存储能力，利用电转气设备将难以消纳的风电转为天然气并存储到管道中，所述调度方法能够以更低的成本释放系统的灵活性来消纳风电；同时，为了验证方法的有效性，本公开建立了由IEEE39节点电网‑比利时20节点天然气网‑20节点供热网组成的仿真系统，通过场景法生成不同的典型风电场景输入到仿真系统中进行分析，结果验证了本方法的经济性和有效性。

技术领域

本公开属于电-热-气综合能源系统互联技术领域，尤其涉及一种综合能源系统日前优化调度方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着具有强波动性和随机性的可再生能源的快速发展，迫切需要提高能源系统的灵活性和运行效率来消纳大量的可再生能源。同时，随着各种能源转换设备的出现，不同能源网络间的耦合加强，不同类型的能源集中调度为系统的运行增加了困难。为了满足电力、供热和天然气等多能源的需求，通过整合多个能源网络建立了综合能源系统(IES)。与典型的独立能源供应系统相比，IES具有显著的经济性和灵活性。

在电力耦合热力的系统中，为提高能源效率，近年来，热电联产(CHP)得到了快速应用。然而，由于热电比的限制，热电联产和高渗透风能之间的运行冲突已经成为能源系统运行的挑战。当热电联产满足热量需求时，相应的发电量可满足非高峰时段的大部分用电需求，此时没有多余的电负荷来消耗大量的风电。发明人发现，为了能够有效的平衡电和热的负荷需求，现有技术中通过在IES系统中加入储电和储热机组实现将风能和热负荷的跨时段转移，来提高IES的灵活性；此外，增加其他热源并考虑需求响应也是减轻热电比约束的方法；当前，更多的研究集中在热网的动态特性上，通过挖掘供热系统的动态传输延迟来构建灵活性运行模型。供热网络中管道的热能存储能力可以为CHP提供额外的灵活性。同时，部分学者研究了建筑物的热能存储能力，利用供暖系统作为管理风能分配的一种方式。

在电力耦合天然气系统中，燃气轮机(GT)的建立是为了通过消耗天然气来满足高峰时段的电力需求。同时，燃气轮机通过补充风电输出低谷的时段来减少风电曲线的波动。随着技术的发展，电转气装置被提出用来将电转换为天然气，同时与IES中的燃气轮机配合实现了电网与天然气网能源的双向传输。P2G通过将风能转化为天然气并直接注入天然气管道来提高IES的灵活性。在经济，能源和环境的方面上评估P2G的潜力，并提出将P2G与燃气发电厂(GFPP)结合使用作为减少CO2排放的潜在解决方案。但是，P2G的运行受到天然气管网调度能力的限制。为了解决这个问题，考虑到天然气网络的传输延迟，使用大规模天然气管道存储是一种经济有效的方法。部分研究人员提出了一种采用P2G技术的电力—天然气综合输电网络模型，用于天然气网络中的长期季节性存储应用；但是，由于天然气网络中流量与压力的非线性特征，增加了解决方案的难度

发明人发现，现有方法中，管道的动态特性尚未被考虑入优化决策中，也并未有效利用管道网络本身的灵活性；同时，多能源网络之间的能量转换单元的输出受到所连接的传输管道的调度能力的限制；因此，如何利用管道的动态特性来减少风电波动，是当今急需解决的技术问题。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提供了一种综合能源系统日前优化调度方法及系统，所述方案通过挖掘天然气管道自身由于传输惯性所具有的存储能力，利用电转气设备将难以消纳的风电转为天然气并存储到管道中，所述调度方法能够以更低的成本释放系统的灵活性来消纳风电。

根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种综合能源系统日前优化调度方法，包括：

针对气网与热网的动态特性分别进行建模分析，探究天然气管道与热网管道的储能能力；

以总运行成本最小为优化目标，建立综合能源系统日前优化调度模型；其中，所述日前优化调度模型中利用电转气装置和天然气管存的合作调度将无法消纳的风电转化为天然气并存储与天然气管道中；