[发明专利]一种计及辅助服务的电-气-氢混联综合能源系统优化调度方法

说明书

本发明公布了一种计及辅助服务的电‑气‑氢混联综合能源系统优化调度方法，提出了一种计及绿氢注入的电‑气混联综合能源系统优化调度模型，且计及了电网辅助服务以支撑高比例新能源消纳。首先，建立了计及绿氢注入及管道管存的天然气系统运行模型，包含电制氢模型和计及管道掺氢的天然气系统运行模型；然后考虑了电制氢及多能协同提供调峰与灵活备用的电网辅助服务，构建了计及辅助服务的电‑气‑氢混联综合能源系统优化调度模型。本发明不仅能通过电制氢及多能协同支撑新能源消纳，还可以提高系统运行灵活性，有望为高比例新能源与绿氢渗透下综合能源系统经济运行及辅助服务提供技术参考。

技术领域

本发明涉及综合能源系统优化调度技术领域，特别是一种计及辅助服务的电-气-氢混联综合能源系统优化调度方法。

背景技术

以风电、光伏为主的新能源高比例并网是支撑我国“碳达峰·碳中和”战略、新型电力系统构建的重要举措。然而传统电网灵活性调节资源相对有限，间歇性新能源出力为电力系统安全经济运行带来了挑战。电制氢技术、天然气管道掺氢技术的逐步成熟为解决该问题提供了新的思路。具体而言，电制氢技术可将过剩的新能源转化为氢气(绿氢)注入天然气管道，利用天然气管道实现氢能的远距离传输与高效利用，从而为高比例新能源消纳、电力与天然气行业低碳化转型提供支撑。电转气作为连接电力系统和天然气系统的重要耦合单元，具备快速响应能力和灵活调节特性，在提升系统新能源消纳能力、降低系统碳排放量、支撑电网调峰等方面充当了重要角色。相比于电转气效率60％～65％，电制氢效率(一般可达70％～80％)更高，因而电制氢经济可行性更优。值得注意的是，氢能是一种零碳、清洁、可与电双向转化的灵活性能源载体，有望在电力系统各环节发挥调节作用。发展氢能，可有效优化能源结构，降低能源行业对于传统化石能源的依赖，促进能源结构低碳化转型。然而，当前输氢管道网络尚不成熟，且对于计及电制氢的综合能源系统的调度，同时计及调峰与灵活备用的辅助服务研究相对较少。

基于此，电-气-氢混联综合能源系统优化调度需充分考虑以下两个方面：一是，在计及电制氢的电-气混联综合能源系统优化调度的基础上，分析电制氢对系统调峰与备用的影响；二是，考虑绿氢注入对输气网调度的影响，并进一步分析新能源渗透率、管道混氢比限制对于综合能源系统调度的影响。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种计及辅助服务的电-气-氢混联综合能源系统优化调度方法，本发明计及了绿氢注入对电-气混联综合能源系统优化调度的影响，以及电网辅助服务以支撑高比例新能源消纳，量化评估了电制氢及多能协同对于支撑新能源消纳及提高系统运行灵活性的价值，分析了新能源渗透率、管道混氢比限制对于综合能源系统调度结果的影响机理。本发明可以实现新能源及时充分消纳、多能流交互耦合互济协调能力有效提升和系统经济平稳运行，有望为高比例新能源与绿氢渗透下综合能源系统经济运行及辅助服务提供技术参考。

技术方案：本发明提出一种计及辅助服务的电-气-氢混联综合能源系统优化调度方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、获取综合能源系统运行参数，所述运行参数包括发电机组、电制氢、线路、气源、管道、压缩机的参数信息；

步骤2、获取电负荷、气负荷及风光出力的场景信息；

步骤3、基于获取的电负荷、气负荷及风光出力的场景信息，根据电制氢及含绿氢注入的天然气管道的运行机理，建立满足电制氢运行约束和计及绿氢注入的天然气网络运行约束的天然气系统模型；

步骤4、建立满足多个电力约束的电力系统模型，并考虑电力系统所需的灵活调节能力，提出一种满足系统调峰和备用需求的技术方案；

步骤5、根据所述的天然气系统模型、电力系统模型以及提出的技术方案，建立计及辅助服务的电-气-氢混联综合能源系统优化调度模型；