一种含P2G及储能的综合能源系统低碳经济调度方法技术方案

本发明专利技术涉及能源调度技术领域，尤其为一种含P2G及储能的综合能源系统低碳经济调度方法，其方法包括如下步骤：建立综合能源系统，综合能源系统包含能源供给、能源转换和负荷需求三个模块，综合能源系统由P2G装置、燃气轮机、燃气锅炉、热回收装置、吸收式制冷机电储能装置、储气罐、储热罐、电负荷、冷负荷和热负荷构成；本发明专利技术提出的方法与传统的热电冷联产系统相结合的P2G

【技术实现步骤摘要】
一种含P2G及储能的综合能源系统低碳经济调度方法


[0001]本专利技术涉及能源调度
，具体为一种含P2G及储能的综合能源系统低碳经济调度方法。

技术介绍

[0002]近年来，中国可再生能源产业发展迅速。截至2020年6月底，全国可再生能源(风/光)装机容量达4.33亿千瓦。然而，由于风光资源分布不均衡、电网投资运维成本高、市场交易机制不完善等原因，目前我国的可再生能源处在利用效率低、投资效益不足、市场竞争力弱的困境中。随着可再生能源快速发展，传统财政直补方式的压力日益增加。综合能源系统(IES)被认为是一种有效的系统，可以通过多种能源形式实现多能源耦合的统一规划。随着P2G技术的发展，将多余的电能资源转化为氢气或天然气将成为适应日益增长的可再生能源的潜在途径。分布式能源(DER)的快速增长，例如冷热电联产(CCHP)微网，在整个电力生产中提高了能源系统的灵活性，CCHP微网能有效满足多种能源需求，可以提高电力系统的效率。目前，越来越多的学者认为，将热电联产综合能源系统与可再生能源发电单元相结合的方式是一种吸收用户侧可再生能源的新途径。
[0003]鲁棒优化强调从负荷需求响应的角度解决综合能源系统优化问题，虽然鲁棒优化在处理不确定性问题上具有明显优势，但上述研究中采用的鲁棒优化方法都是基于最坏的场景来优化系统的经济运行。更保守的运行鲁棒性会伴随着更高的系统成本，这意味着更高的系统稳健性是以经济成本为代价的。这种做法势必使优化结果过于保守，不能更好地满足电网运行的经济性。考虑到在保守性较强的极端情况下，该方案仍然是可行的，在改进建模过程中，如何提高鲁棒优化模型的经济效益是一个研究热点，能源的充分利用是社会经济可持续发展的前提，当前电、气能源的广泛应用，还是通过传统燃烧化石煤炭的火力发电厂进行供给。一定程度上，传统的电、气使用模式，既不利于经济的长期、稳定发展，其燃烧化合物也为周边环境带来严重污染问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种含P2G及储能的综合能源系统低碳经济调度方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种含P2G及储能的综合能源系统低碳经济调度方法，其方法包括如下步骤：
[0006]S1、建立综合能源系统，综合能源系统包含能源供给、能源转换和负荷需求三个模块，综合能源系统由P2G装置、燃气轮机、燃气锅炉、热回收装置、吸收式制冷机电储能装置、储气罐、储热罐、电负荷、冷负荷和热负荷构成，通过计算电网的节点，电
‑
气综合能源系统中的电力网络，以及列写回路方程实现；
[0007]S2、在能量耦合部分，构建EH数学模型，引入需求响应转移矩阵E对EH数学模型进行进一步修正，E由能源耦合设备种类、效率以及能源分配占比确定，在整个电
‑
气综合能源
系统选取24小时作为一个调度周期，并根据柔性负荷的预测数据进行低碳经济调度方法的预测，考虑柔性负荷的电力系统通过削减、平移，以及转移三种方式，实现在约束条件下柔性负荷概率发生最小化；
[0008]S3、燃气轮机将气体能转化为电能，发电过程中产生的热由回收装置回收，并用于加热，同时P2G装置利用风力发电、太阳能发电等剩余电力电解水生成氢，然后提供给现有的燃气管道网络，气体燃料在炉内燃烧释放热量加热水，并使其转化为蒸气，电制冷机在电能的驱动下，对冷凝剂进行压缩使其液化，通过冷凝剂的吸热来实现制冷，吸收式制冷机加热后产生的蒸汽推动压缩机工作，从而实现制冷，实现系统内的热量循环；
[0009]S4、采用鲁棒优化方法对需求响应量的波动进行建模，得到实际需求响应量取值集合，针对所在地自然条件和各能源实际负荷水平，借助上述模型，得到典型日供电能力，能够预测出典型日光伏、电、热以及冷需求量。
[0010]优选的，所述步骤S1中，电
‑
气
‑
热耦合设备的模型如下所示：
[0011][0012][0013]式中，为T时段消耗天然气量，为t时段产生的热量，为输出功率，N
MT
为产热效率，Q
GT
为性能系数，S为天然气的低热值。
[0014]优选的，所述步骤S1中，电
‑
气耦合设备模型如下所示：
[0015][0016][0017][0018]式中，为在周期内产生的天然气热量，N
P2G
为产生天然气的效率，S为天然气的低热值，为光伏和风所消耗电功率。
[0019]优选的，所述步骤S1中，气
‑
热耦合设备模型如下所示：
[0020][0021]式中，为t时段消耗的天然气量，为产生的热量，N
GB
为产热效率。
[0022]优选的，所述步骤S2中，EH转换方程表示为：
[0023]P＝CL+S－E；
[0024]式中：L、P分别为能量枢纽的输入、输出能源，C为能源输入、输出的具体转换耦合矩阵。
[0025]优选的，所述步骤S3中，电
‑
气综合能源系统中的天然气网络构成结构较为复杂，
为了尽可能减少天然气能源在传输过程中的压力值，具体由负荷、气源、加压站，以及天然气网络节点等多个部分组成，考虑到在电
‑
气综合能源系统中，天然气能源受到管道流量以及管道两端压力的影响同，构建天然气管道流量稳态模型。
[0026]优选的，所述步骤S3中，制冷模式下，压缩机经燃气发动机驱动对制冷剂进行压缩，制冷剂在蒸发器中蒸发吸收热水热量以将其降温，随后冷却水通过风机盘管与室内空气进行换热，从而实现机组制冷运行。
[0027]优选的，所述步骤S3中，电
‑
冷耦合设备模型如下所示：
[0028][0029]式中，为电机制冷机产生的冷却能量，为t时刻制冷输出功率，Q
EC
为性能系数。
[0030]优选的，所述步骤S3中，冷热耦合设备模型为：
[0031][0032]式中，为产生的冷却能量，为t时刻制冷输出功率，Q
AC
为性能系数。
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0034]本专利技术提出的方法与传统的热电冷联产系统相结合的P2G
‑
CCHP，建立了考虑光伏输出和综合需求响应负荷不确定性的两阶段鲁棒优化模型，该模型的目标函数采用min
‑
max
‑
min模型结构的形式，保证综合能源系统运行的经济性和稳健性，对综合能源系统的运行进行了优化，同时进行热量的循环利用，减少了煤炭等传统能源的使用，降低污染化合物的产生，利于低碳经济的平稳运行。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术中的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含P2G及储能的综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于：其方法包括如下步骤：S1、建立综合能源系统，综合能源系统包含能源供给、能源转换和负荷需求三个模块，综合能源系统由P2G装置、燃气轮机、燃气锅炉、热回收装置、吸收式制冷机电储能装置、储气罐、储热罐、电负荷、冷负荷和热负荷构成，通过计算电网的节点，电
‑
气综合能源系统中的电力网络，以及列写回路方程实现；S2、在能量耦合部分，构建EH数学模型，引入需求响应转移矩阵E对EH数学模型进行进一步修正，E由能源耦合设备种类、效率以及能源分配占比确定，在整个电
‑
气综合能源系统选取24小时作为一个调度周期，并根据柔性负荷的预测数据进行低碳经济调度方法的预测，考虑柔性负荷的电力系统通过削减、平移，以及转移三种方式，实现在约束条件下柔性负荷概率发生最小化；S3、燃气轮机将气体能转化为电能，发电过程中产生的热由回收装置回收，并用于加热，同时P2G装置利用风力发电、太阳能发电等剩余电力电解水生成氢，然后提供给现有的燃气管道网络，气体燃料在炉内燃烧释放热量加热水，并使其转化为蒸气，电制冷机在电能的驱动下，对冷凝剂进行压缩使其液化，通过冷凝剂的吸热来实现制冷，吸收式制冷机加热后产生的蒸汽推动压缩机工作，从而实现制冷，实现系统内的热量循环；S4、采用鲁棒优化方法对需求响应量的波动进行建模，得到实际需求响应量取值集合，针对所在地自然条件和各能源实际负荷水平，借助上述模型，得到典型日供电能力，能够预测出典型日光伏、电、热以及冷需求量。2.根据权利要求1所述的一种含P2G及储能的综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于：所述步骤S1中，电
‑
气
‑
热耦合设备的模型如下所示：热耦合设备的模型如下所示：式中，为T时段消耗天然气量，为t时段产生的热量，为输出功率，N
MT
为产热效率，Q
GT
为性能系数，S为天然气的低热值。3.根据权利要求1所述的一种含P2G及储能的综合能源系统低碳经济调度方法，其特征在于：所述步骤S1中，电
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：韩宪丛，祁煜明，朱聪，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：