【精彩论文】含电转气的多能源中心协调优化运行策略

观点凝练

摘要：电转气技术的应用使得电力网络与天然气网络实现双向闭环能量流动，可以促进间歇性清洁能源的消纳。可将电转气细分为电转氢气、氢气转天然气2个过程并加入储氢设备以更好地协调电能-氢能-天然气能三者之间的能量流动。以系统运行成本最低及最大程度接纳风电为目标，计及电转气、天然气管网、各能源设备等运行约束构建了含电转气的多能源中心协调优化运行模型。模型对天然气网络潮流的非线性约束进行了线性化处理，加入权重系数将双目标优化问题转化为单目标优化进行求解。最后为了验证所建立模型的有效性和可行性，选取了4节点的多能源网络系统进行实例仿真分析，通过调用YALMIP工具箱的分支界定法进行模型求解，并对不同权重系数下不同场景系统的运行成本及风电消纳率进行了分析，结果证明电转气在多能源中心运行中的可行性，且电转气的中间产物氢气利用需求越高，风电消纳的程度越大。
结论：本文建立了含电转气的多能源中心协调优化运行模型，模型以24 h时间尺度内同时满足负荷需求的前提下总生产成本最低且最大程度接纳风电为目标，计及负荷平衡约束、设备运行约束、天然气网络约束、电网约束，采用分支定界法进行求解。主要结论为：（1）建立的含P2G的多能源中心协调优化运行模型考虑了电力和天然气系统的安全运行约束，并分析了典型的4种场景，提出了基于分支定界法的求解过程，证明了模型及求解方法的可行性和有效性。（2）本文所提的多能源中心协调优化运行模型经过算例分析可得出电转气技术可有效消纳风电，降低系统运行成本，而且氢负荷的大小对于电转气技术的利用具有一定的影响。在高比例可再生能源的多能源中心系统中，氢气的高效利用可以有效促进间歇性能源的消纳并具有一定的经济性。（3）多能源网络的运行优化是一个复杂的数学问题，各个设备在实际运行中工况的变化会在一定程度上影响效率，是一个非线性数学问题，在今后的研究中精细化描述设备运行状况是主要研究方向，同时需要研究更为高效精简的求解算法来计算更为复杂的优化问题。

引文信息

张磊, 秦光宇, 刘亚玲. 含电转气的多能源中心协调优化运行策略[J]. 中国电力, 2020, 53(10): 113-122.ZHANG Lei, QIN Guangyu, LIU Yaling. Coordinated optimization operation strategy for multi-energy center with power-to-gas devices[J]. Electric Power, 2020, 53(10): 113-122. 

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编辑：杨彪

审核：蒋东方

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