杜 琳，孫 亮，陳厚合

（東北電力大學(xué) 電氣工程學(xué)院，吉林 吉林 132012）

0 引言

綜合能源系統(tǒng)內(nèi)部存在多種耦合方式，其中電力系統(tǒng)與天然氣系統(tǒng)一般通過燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行耦合。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)輸電阻塞時(shí)，聯(lián)合系統(tǒng)對電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度，并針對燃?xì)廨啓C(jī)出力制定天然氣供需計(jì)劃，然后根據(jù)天然氣系統(tǒng)調(diào)度對燃?xì)廨啓C(jī)出力進(jìn)行控制。這樣，天然氣就被轉(zhuǎn)化為電能并在聯(lián)合系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行單向傳遞［1-2］。但隨著新能源裝機(jī)容量的不斷擴(kuò)大，棄風(fēng)、棄光問題日益突出。近年來出現(xiàn)的電轉(zhuǎn)氣P2G（Power to Gas）技術(shù)可以將棄風(fēng)、棄光轉(zhuǎn)化為甲烷并依靠大容量的天然氣管網(wǎng)進(jìn)行儲(chǔ)存，緩解了由于新能源裝機(jī)容量不斷擴(kuò)大而引起的電網(wǎng)輸電阻塞問題［3］。P2G設(shè)備運(yùn)行過程中還可以實(shí)現(xiàn)碳的回收利用，有良好的環(huán)境效益。隨著P2G技術(shù)的日趨成熟，P2G設(shè)備與燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了能量在電網(wǎng)和天然氣系統(tǒng)中的雙向交互，電力系統(tǒng)與天然氣系統(tǒng)的耦合程度正逐步加深。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)逐步展開針對綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化等方面的研究工作。文獻(xiàn)［4］引入能源集線器模型，對含有P2G設(shè)備的綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行了規(guī)劃，評(píng)估了P2G設(shè)備消納風(fēng)電的能力。文獻(xiàn)［5］建立了綜合能源系統(tǒng)耦合模型，提出了基于能源互聯(lián)網(wǎng)的能量流概念。文獻(xiàn)［6］建立了一種通用性強(qiáng)、可拓展的含P2G設(shè)備的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度模型。文獻(xiàn)［7］分析了多能源系統(tǒng)運(yùn)行對電網(wǎng)可靠性的影響。文獻(xiàn)［8］基于不同應(yīng)用場景，建立了含P2G的多源儲(chǔ)能型微網(wǎng)日前調(diào)度模型，分析了P2G對新能源的消納能力。文獻(xiàn)［9］提出了電力系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)，對聯(lián)合系統(tǒng)運(yùn)行模式進(jìn)行了優(yōu)化。算例結(jié)果表明天然氣系統(tǒng)管網(wǎng)約束對電網(wǎng)長期調(diào)度計(jì)劃有重要影響。文獻(xiàn)［10］以環(huán)境效益、能量損失和綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行成本為優(yōu)化目標(biāo)建立了多目標(biāo)優(yōu)化模型，分析了多能源系統(tǒng)的運(yùn)行特性。文獻(xiàn)［11］使用多級(jí)優(yōu)化模型，研究了P2G技術(shù)對改善多能源系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、碳排放水平及天然氣節(jié)點(diǎn)壓力的影響。文獻(xiàn)［12］針對多種能源參與者建立了多目標(biāo)優(yōu)化模型，對電-氣系統(tǒng)進(jìn)行多階段分層規(guī)劃。

以燃?xì)廨啓C(jī)為耦合設(shè)備的綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃、協(xié)調(diào)運(yùn)行方面的研究，國內(nèi)外已有大量研究成果［13-18］。但考慮P2G為耦合設(shè)備的相關(guān)研究還停留在經(jīng)濟(jì)性分析層面，本文從新能源消納角度綜合考慮了P2G、燃?xì)廨啓C(jī)及蓄電池的協(xié)同規(guī)劃。使用燃?xì)廨啓C(jī)和P2G設(shè)備作為電網(wǎng)與天然氣系統(tǒng)的耦合元件，考慮到可再生能源有明顯的季節(jié)性特征，為了最大限度地消納可再生能源發(fā)電，使用蓄電池與P2G進(jìn)行配合。和P2G相比，蓄電池的儲(chǔ)能容量小但儲(chǔ)能效率高。2種設(shè)備的配合使用可以進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)。首先，對綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行建模，并描述了系統(tǒng)約束；然后，以最小化P2G建設(shè)和運(yùn)維成本為目標(biāo)函數(shù)，設(shè)定多種指標(biāo)分析了P2G潛在的有益影響；最后，使用改進(jìn)差分進(jìn)化算法在MATLAB軟件上編程求解了規(guī)劃模型并分析了P2G對提高消納風(fēng)電水平、電網(wǎng)削峰填谷等方面的能力。

1 綜合能源系統(tǒng)模型

1.1 天然氣管道流量模型

天然氣管道流量與管道長度、坡度、管徑、室外溫度、節(jié)點(diǎn)壓力等緊密相關(guān)，且呈非線性關(guān)系［19-20］，具體如下式所示：

其中，Qp為天然氣管道流量；pa和pb分別為管道a和b的端口壓力；α為天然氣流向，pa

1.2 壓縮機(jī)模型

天然氣管道內(nèi)壁不光滑且環(huán)境溫度與地勢的變化會(huì)使天然氣系統(tǒng)存在一定輸氣損耗。因此在輸氣管道沿線合理設(shè)置加壓站可以彌補(bǔ)一定的輸氣損耗，保證下游輸氣壓力。為減少經(jīng)濟(jì)投入，使用壓縮機(jī)所在管道的天然氣作為驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的氣源［6］。

其中，fc為壓縮機(jī)耗量；fl為壓縮機(jī)所在管道流量；kc為壓縮機(jī)單元特征常數(shù)，與溫度及壓縮機(jī)效率等有關(guān)；pk和pn分別為壓縮機(jī)出口及入口壓力。

1.3 P2G模型

P2G設(shè)備由電解水裝置、甲烷化反應(yīng)裝置及加壓設(shè)備構(gòu)成。為提高聯(lián)合系統(tǒng)計(jì)算效率，P2G設(shè)備被簡化為與功-能轉(zhuǎn)換效率直接相關(guān)的模型［11］。

其中，Eo為P2G設(shè)備輸出能值；PP2G為P2G安裝容量；ηP2G為P2G設(shè)備效率；υ為電能與熱量單位轉(zhuǎn)換系數(shù)；tP2G為P2G運(yùn)行時(shí)長；Hgas為天然氣熱值；QP2G為P2G設(shè)備輸送至天然氣系統(tǒng)的甲烷流量。

1.4 燃?xì)廨啓C(jī)模型

燃?xì)廨啓C(jī)的耗量與其有功出力呈二次函數(shù)關(guān)系。根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際有功出力可近似得出其天然氣耗量［16］。

其中，k1、k2和k3為燃?xì)廨啓C(jī)耗量系數(shù)；PGT為燃?xì)廨啓C(jī)有功出力；QGT為燃?xì)廨啓C(jī)消耗的天然氣流量。

1.5 蓄電池模型

考慮蓄電池的充放電特性，可以獲得蓄電池在一定時(shí)間間隔內(nèi)的始末荷電狀態(tài)關(guān)系。在一個(gè)充放電周期內(nèi)，蓄電池充電與放電功率滿足能量守恒條件［21］。

其中，Ssoc（t）和 Ssoc（t+Δt）分別為蓄電池始、末荷電狀態(tài)；μce為t時(shí)刻蓄電池充電狀態(tài)；μde為t時(shí)刻蓄電池放電狀態(tài)；Pce（t）和 Pde（t）分別為 t時(shí)刻蓄電池充、放電功率；Uo為蓄電池端電壓；Cbc為蓄電池容量；η為蓄電池能量轉(zhuǎn)換效率；T為蓄電池充放電周期。

1.6 電網(wǎng)潮流模型

電網(wǎng)運(yùn)行需要滿足潮流平衡方程，即輸入至電網(wǎng)的功率等于電負(fù)荷及輸電線損耗的功率。

2 綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化配置

2.1 目標(biāo)函數(shù)

以P2G設(shè)備、燃?xì)廨啓C(jī)及蓄電池的建設(shè)和運(yùn)維成本之和最小為優(yōu)化配置目標(biāo)，加入相關(guān)分析指標(biāo)對系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行分析。

其中，Cinv為建設(shè)成本，主要由P2G設(shè)備、燃?xì)廨啓C(jī)和蓄電池的建設(shè)成本構(gòu)成；Co為各設(shè)備的運(yùn)維成本。優(yōu)化變量為各設(shè)備功率。

各成本［21］具體如下：

其中，cP2G為P2G單位投資成本；cc為蓄電池單位容量成本；cP為蓄電池單位功率成本；cg為燃?xì)怆姀S單位投資成本；Sn為蓄電池額定容量；Pn為蓄電池額定功率；Pg為燃?xì)廨啓C(jī)安裝容量；cP2Gom為P2G單位運(yùn)維成本；cgom為燃?xì)廨啓C(jī)單位運(yùn)維成本；cB1為蓄電池初期運(yùn)維成本；Tp為規(guī)劃年限；dr為折現(xiàn)率。

2.2 系統(tǒng)約束

聯(lián)合系統(tǒng)約束由電網(wǎng)、P2G設(shè)備、蓄電池和天然氣系統(tǒng)的等式及不等式約束［22-23］構(gòu)成。

a.天然氣網(wǎng)絡(luò)平衡限制。

其中，fs為氣源注入天然氣系統(tǒng)的流量向量；fp為天然氣管道流量向量；fP2G為P2G設(shè)備注入天然氣系統(tǒng)的流量向量；fGT為燃?xì)廨啓C(jī)消耗天然氣的流量向量；A為天然氣系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)-管道關(guān)聯(lián)矩陣；C為天然氣系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)-壓縮機(jī)關(guān)聯(lián)矩陣；D為天然氣系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)與壓縮機(jī)供氣關(guān)系矩陣；fc為壓縮機(jī)耗量向量；L為天然氣負(fù)荷消耗的天然氣流量向量。

b.天然氣管道流量與壓力限制。

其中，Qab為天然氣管道a、b節(jié)點(diǎn)間流量分別為流量上、下限。

c.蓄電池限制。

其中，Ssoc，max和 Ssoc，min分別為蓄電池荷電狀態(tài)上、下限，Ssoc，min取 0.2，Ssoc，max取 1。

在蓄電池的一個(gè)充放電周期內(nèi)，各單位采樣時(shí)段蓄電池釋放的功率總和不應(yīng)超過蓄電池的額定容量。

d.燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行限制。

其中分別為燃?xì)廨啓C(jī)有功出力上、下限。

e.電網(wǎng)運(yùn)行限制。

電網(wǎng)約束為常規(guī)約束，需滿足節(jié)點(diǎn)功率平衡約束、節(jié)點(diǎn)電壓約束、線路輸電容量約束、發(fā)電機(jī)爬坡約束及相角約束。

f.P2G設(shè)備功率限制。

其中為P2G設(shè)備最大運(yùn)行功率。

g.可再生能源滲透率限制。

其中，Rres為可再生能源滲透率為可再生能源最大滲透率。

h.壓縮機(jī)限制。

其中分別為壓縮機(jī)壓縮比上、下限。

2.3 系統(tǒng)指標(biāo)評(píng)價(jià)

a.系統(tǒng)可靠供能率。

以電負(fù)荷及天然氣負(fù)荷受能率作為系統(tǒng)可靠供能率指標(biāo)［24］，對聯(lián)合系統(tǒng)供能可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

其中，PS（t）為負(fù)荷短缺量；PL（t）為總負(fù)荷量；M 為測評(píng)時(shí)間。

b.天然氣系統(tǒng)消納率。

可再生能源經(jīng)P2G設(shè)備轉(zhuǎn)換可用于供給天然氣負(fù)荷。SNG（Synthetic Natural Gas）供給的燃?xì)庳?fù)荷量可用于評(píng)價(jià)天然氣系統(tǒng)消納風(fēng)電的水平。

其中，QSNG（t）為P2G生產(chǎn)的SNG供給天然氣負(fù)荷量；QGASL（t）為天然氣負(fù)荷。

c.電網(wǎng)削峰填谷率。

以風(fēng)電為例，在夜間風(fēng)電過剩時(shí)P2G設(shè)備及蓄電池可以對風(fēng)電進(jìn)行儲(chǔ)存利用，此時(shí)2種設(shè)備被視為電負(fù)荷；在日間用電高峰，蓄電池將儲(chǔ)存的電能饋入電網(wǎng)以此減少電網(wǎng)總負(fù)荷需求，此時(shí)蓄電池被視為電源。因此任意一種設(shè)備的應(yīng)用均有益于減小電網(wǎng)峰谷差。

其中為P2G設(shè)備及蓄電池未投入使用時(shí)系統(tǒng)負(fù)荷為P2G設(shè)備及蓄電池投入使用后的系統(tǒng)負(fù)荷。

d.可再生能源產(chǎn)能過剩率。

新能源發(fā)電波動(dòng)性較大，以風(fēng)電為例，一般夜間風(fēng)速較大，此時(shí)風(fēng)電發(fā)電水平較高，但夜間電負(fù)荷需求較小，容易造成風(fēng)電棄風(fēng)［25］。通過計(jì)算可再生能源產(chǎn)能過剩率，可以反映風(fēng)電棄風(fēng)水平。

其中，Ptotal（t）為可再生能源總發(fā)電功率；Puse（t）為電負(fù)荷（P2G設(shè)備、一般電負(fù)荷和蓄電池）利用的可再生能源功率。

2.4 模型求解方法

根據(jù)所提規(guī)劃模型可知，綜合能源系統(tǒng)為混合整數(shù)非線性優(yōu)化問題。為解決上述問題，在此采用改進(jìn)差分進(jìn)化算法［26］對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。使用遍歷方法以經(jīng)濟(jì)最優(yōu)選取最佳安裝位置。規(guī)劃模型求解流程圖如圖1所示。

圖1 規(guī)劃模型求解流程圖Fig.1 Flowchart of planning model solver

3 算例分析

采用修改后的IEEE 14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)和一個(gè)氣網(wǎng)測試系統(tǒng)分析論證所提出的P2G技術(shù)對聯(lián)合系統(tǒng)的影響。儲(chǔ)氣設(shè)備容量180 km3。將IEEE 14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中4臺(tái)燃煤發(fā)電機(jī)用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)代替。其中風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量為925 MW。氣源點(diǎn)供氣上限為1250 km3，供氣下限為750 km3。為簡化計(jì)算，在此規(guī)定00∶00—06∶00氣源點(diǎn)按供氣下限供氣，其余時(shí)間按供氣上限供氣。年電負(fù)荷增長率1.5%，年天然氣負(fù)荷增長率0.5%，天然氣熱值為 39.5 MJ／m3，壓縮機(jī)壓縮比下限為1.0，上限為1.3。折現(xiàn)率7%。系統(tǒng)規(guī)劃周期分為2個(gè)規(guī)劃階段，共8 a。系統(tǒng)參數(shù)見文獻(xiàn)［13］，算例參數(shù)［13，24，27］如表 1 所示。

電網(wǎng)和氣網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，電網(wǎng)和氣網(wǎng)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)均耦合在一起［13］。

日發(fā)電量及負(fù)荷需求曲線如圖3所示。

結(jié)合上述負(fù)荷需求與各機(jī)組發(fā)電曲線，本文對不同風(fēng)電滲透率下的P2G設(shè)備和蓄電池進(jìn)行規(guī)劃。

方案 1：風(fēng)電滲透率最大為 40%［28］時(shí)，未安裝P2G設(shè)備。優(yōu)化后，第1年在節(jié)點(diǎn)3、4各安裝47 MW燃?xì)廨啓C(jī)，在節(jié)點(diǎn)1安裝7 MW蓄電池；第6年在節(jié)點(diǎn)8、10各安裝55MW燃?xì)廨啓C(jī)，在節(jié)點(diǎn)8安裝5MW蓄電池。

表1 算例參數(shù)Table 1 Parameters for case study

圖 2電氣聯(lián)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of electricity-gas combination system

圖3 日發(fā)電量及負(fù)荷需求曲線Fig.3 Daily power generation and load curves

方案2：風(fēng)電滲透率最大為40%時(shí)，安裝P2G設(shè)備和蓄電池。優(yōu)化后，第1年在節(jié)點(diǎn)1、6安裝P2G設(shè)備各20 MW，蓄電池各18 MW，在節(jié)點(diǎn)1安裝燃?xì)廨啓C(jī)32 MW；第6年在節(jié)點(diǎn)8、10安裝P2G設(shè)備各25 MW，蓄電池各27 MW。

方案 3：風(fēng)電滲透率最大為70%［28］時(shí)，安裝 P2G設(shè)備和蓄電池。優(yōu)化后，第1年在節(jié)點(diǎn)1、6安裝P2G設(shè)備各30 MW，蓄電池各20 MW；第7年在節(jié)點(diǎn)8、10安裝P2G設(shè)備各35 MW，蓄電池各20 MW。

3種方案的指標(biāo)計(jì)算結(jié)果如表2所示。

由表2可知，由于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電效率較低，方案1需要配置較大容量燃?xì)鈾C(jī)組來滿足電力負(fù)荷需求，且白天風(fēng)電有限，負(fù)荷用電高峰時(shí)需要燃?xì)鈾C(jī)組出力，系統(tǒng)沒有削峰填谷的能力。白天天然氣系統(tǒng)負(fù)荷需求也處于較高水平，此時(shí)燃?xì)鈾C(jī)組的使用將加劇天然氣管網(wǎng)輸氣阻塞，降低了天然氣系統(tǒng)的可靠性。

表2 3種方案指標(biāo)結(jié)果Table 2 Optimization results of three cases

和方案1相比，方案2的成本較高，但電網(wǎng)和天然氣系統(tǒng)都能充分消納風(fēng)電。蓄電池在夜間進(jìn)行充電，在白天峰荷時(shí)段作為電源進(jìn)行放電，有削峰填谷的能力。P2G設(shè)備生產(chǎn)的甲烷可以滿足部分天然氣負(fù)荷需求，提高了聯(lián)合系統(tǒng)的可靠性。且P2G設(shè)備運(yùn)行時(shí)可回收大量二氧化碳，有良好的環(huán)境效益。

方案3說明風(fēng)電滲透率越高，聯(lián)合系統(tǒng)的消納能力越明顯，系統(tǒng)可靠性越高。和方案2相比，風(fēng)電可充分滿足電負(fù)荷需求，減少了燃?xì)廨啓C(jī)的使用，降低了系統(tǒng)建設(shè)成本。

由方案2和方案3的儲(chǔ)能設(shè)備安裝結(jié)果可知，風(fēng)電滲透率為40%時(shí)，蓄電池安裝容量占比較大，當(dāng)風(fēng)電允許滲透率增加到70%時(shí)，整體儲(chǔ)能設(shè)備安裝容量增加，此時(shí)P2G設(shè)備安裝容量占比較大。說明在風(fēng)電滲透率較小時(shí)，儲(chǔ)能效率比儲(chǔ)能容量更重要，儲(chǔ)能設(shè)備主要用于電網(wǎng)調(diào)度；當(dāng)風(fēng)電滲透率較大時(shí)，僅電網(wǎng)本身并不能消耗過多風(fēng)電，此時(shí)儲(chǔ)能容量顯得更為重要。當(dāng)貼現(xiàn)率為9%時(shí)［21］，蓄電池等值年成本為94.69€／（MW·h），P2G 為 194.32€／（MW·h），因此在設(shè)備壽命周期內(nèi)，單位容量及單位運(yùn)行時(shí)長下的蓄電池有明顯的成本優(yōu)勢。但結(jié)合上述案例中不同風(fēng)電滲透率條件下2種儲(chǔ)能設(shè)備的安裝容量占比變化情況，根據(jù)等值年成本計(jì)算公式可以得知，風(fēng)電滲透率越高，適用于長期大容量儲(chǔ)能的P2G成本效益越明顯。

考慮燃?xì)廨啓C(jī)、P2G設(shè)備及蓄電池設(shè)備安裝和運(yùn)維成本較高，以上3種方案設(shè)備安裝量均未超出負(fù)荷最大需求量。在目前風(fēng)電最大允許滲透條件下，考慮到風(fēng)電消納、電網(wǎng)峰谷差及環(huán)境效益，方案2應(yīng)該作為最優(yōu)方案。若未來允許風(fēng)電高比例并網(wǎng)，則方案3將為最優(yōu)選擇。

設(shè)備建設(shè)周期完成后，電網(wǎng)和天然氣系統(tǒng)的可靠供能率分別如圖4和圖5所示。

由圖4和圖5可知，當(dāng)風(fēng)電滲透率為40%時(shí)，方案1電網(wǎng)可靠供能率較低，在負(fù)荷需求較大的白天需要削減負(fù)荷來保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。方案2和方案3極大地改善了電網(wǎng)的可靠供能水平。當(dāng)不考慮風(fēng)電電能質(zhì)量及火電機(jī)組和燃?xì)廨啓C(jī)的啟停成本時(shí)，風(fēng)電滲透率增大到70%情況下，電網(wǎng)可靠供能率達(dá)到100%。由于P2G設(shè)備生產(chǎn)的甲烷可以直接注入天然氣管道，且風(fēng)電滲透率越高，生產(chǎn)的甲烷越多，天然氣系統(tǒng)可靠供能率越高。

圖4 電網(wǎng)可靠供能率Fig.4 Energy-supply reliability curves of power grid

圖5 天然氣系統(tǒng)可靠供能率Fig.5 Energy-supply reliability curves of natural gas system

方案1與方案2的電負(fù)荷需求曲線如圖6所示。

圖6 電負(fù)荷需求曲線Fig.6 Power load demand curves

由圖6可知，當(dāng)風(fēng)電滲透率為40%時(shí)，P2G的應(yīng)用在夜間提高了電負(fù)荷需求，減小夜間風(fēng)電對電網(wǎng)的沖擊；當(dāng)風(fēng)電滲透率為70%時(shí)，日間高峰負(fù)荷需求基本可以被風(fēng)電滿足，電網(wǎng)此時(shí)暫時(shí)不用考慮調(diào)峰問題，因此不考慮方案3。

風(fēng)電滲透率為40%時(shí)電網(wǎng)可靠供能率與風(fēng)電產(chǎn)能過剩率的關(guān)系如圖7所示。

由圖7可知，在風(fēng)電滲透率為40%時(shí)，隨著風(fēng)電產(chǎn)能過剩率的增大，聯(lián)合系統(tǒng)的可靠性也在提升。方案1由于未安裝P2G設(shè)備，夜間僅依靠蓄電池對風(fēng)電進(jìn)行消納，風(fēng)電消納率較低。因此，方案1在風(fēng)電嚴(yán)重過剩時(shí)才能進(jìn)入100%可靠狀態(tài)，即電負(fù)荷需求被充分滿足。方案2安裝了P2G設(shè)備，因此系統(tǒng)在能源過剩率相對較小的情況下便進(jìn)入100%可靠狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)可知，風(fēng)電滲透率為70%時(shí)電力負(fù)荷需求可以充分得到滿足，且儲(chǔ)能設(shè)備裝機(jī)容量較大，理論上可再生能源可以全部被利用。因此，不進(jìn)行能源過剩率計(jì)算。

圖7 方案2和方案1能源過剩率與電網(wǎng)可靠供能率關(guān)系Fig.7 Relationship between energy excess rate and grid energy-supply reliability for Case 2 and 1

4 結(jié)論

本文建立了綜合能源系統(tǒng)P2G優(yōu)化配置模型，通過求解電網(wǎng)削峰填谷率、天然氣系統(tǒng)消納率等指標(biāo)，驗(yàn)證了P2G對綜合能源系統(tǒng)的多種有益影響。P2G和蓄電池2種儲(chǔ)能設(shè)備均可提高風(fēng)電利用率，減少棄風(fēng)。通過不同滲透率下儲(chǔ)能設(shè)備的配置結(jié)果可以看出，P2G設(shè)備有較大的儲(chǔ)能容量，適用于長期儲(chǔ)能；蓄電池儲(chǔ)能效率高，適用于儲(chǔ)能頻繁的短時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，對輔助電網(wǎng)調(diào)度有一定作用。P2G運(yùn)行過程中可以回收利用大量的二氧化碳，有較好的環(huán)境效益。

在今后的工作中，將考慮常規(guī)發(fā)電機(jī)組啟停、系統(tǒng)網(wǎng)損，研究綜合能源系統(tǒng)的協(xié)同調(diào)度方案。

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