董　帥, 王成福, 徐士杰, 張　利, 查　浩, 梁　軍

(1. 電網(wǎng)智能化調(diào)度與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(山東大學(xué)), 山東省濟(jì)南市 250061; 2. 國(guó)網(wǎng)山東省電力公司昌邑市供電公司, 山東省昌邑市 261300; 3. 水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院, 北京市 100120)

0　引言

隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)峻,為了提高能源的總體利用效率與可再生能源消納能力,對(duì)多類(lèi)能源互聯(lián)集成和互補(bǔ)融合的需求日益迫切[1-4]。同時(shí),隨著各種能源轉(zhuǎn)換設(shè)備(如熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)、燃?xì)廨啓C(jī)、電轉(zhuǎn)氣(P2G)等)技術(shù)的發(fā)展,各種形式的能源在生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)等各個(gè)環(huán)節(jié)的耦合作用也越來(lái)越強(qiáng)[5]。因此,包含多種能源載體和網(wǎng)絡(luò)的綜合能源系統(tǒng)(integrated energy system,IES)運(yùn)行優(yōu)化研究已逐漸成為熱點(diǎn)問(wèn)題。

根據(jù)地理因素與能源發(fā)/輸/配/用特性,可將IES分為跨區(qū)級(jí)、區(qū)域級(jí)和用戶(hù)級(jí)[3]。文獻(xiàn)[6]針對(duì)用戶(hù)級(jí)綜合能源園區(qū),研究了其隨機(jī)優(yōu)化運(yùn)行;文獻(xiàn)[7-8]則針對(duì)區(qū)域級(jí)電—?dú)狻獰酙ES進(jìn)行了能量流優(yōu)化分析。然而以上研究主要停留在穩(wěn)態(tài)分析層面,并沒(méi)有考慮電、熱、天然氣三者傳輸速度的差異,即網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性對(duì)系統(tǒng)的影響。其適用于在較小區(qū)域內(nèi)的建模分析,此時(shí)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響較小。而當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大時(shí)(如跨區(qū)級(jí)IES),對(duì)耦合系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析的研究尚不完備,需要進(jìn)一步探索。因此,本文重點(diǎn)關(guān)注由輸電、輸氣與輸熱網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的跨區(qū)級(jí)電—?dú)狻獰峄ヂ?lián)IES的優(yōu)化運(yùn)行。

不同能流系統(tǒng)具有顯著不同的動(dòng)態(tài)過(guò)程。電力系統(tǒng)傳輸速度很快、慣性最小,電能難以存儲(chǔ);而氣、熱系統(tǒng)的傳輸則較慢、慣性較大,其延時(shí)效應(yīng)可等效為系統(tǒng)的儲(chǔ)能,特別是當(dāng)傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí),可以為系統(tǒng)提供較大的儲(chǔ)能容量,從而提升系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性[2]。針對(duì)熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性的研究[9-14],文獻(xiàn)[9-11]考慮熱網(wǎng)傳輸延時(shí)和溫度損耗,利用其儲(chǔ)熱能力進(jìn)行“熱電解耦”以提高系統(tǒng)風(fēng)電接納能力;文獻(xiàn)[12-13]提出了綜合考慮建筑物與熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性的熱電聯(lián)合運(yùn)行模式;文獻(xiàn)[14]利用用戶(hù)互補(bǔ)聚合響應(yīng)與熱能傳輸延時(shí)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),實(shí)現(xiàn)了IES供給側(cè)、傳輸側(cè)與需求側(cè)的協(xié)同優(yōu)化。上述文獻(xiàn)均通過(guò)對(duì)熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性建模,挖掘了熱網(wǎng)的儲(chǔ)熱能力,證明了其對(duì)系統(tǒng)靈活性與風(fēng)電接納能力的提高作用。

針對(duì)氣網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性,目前也已有諸多研究[15-20],文獻(xiàn)[15]在電—?dú)饣ヂ?lián)系統(tǒng)中計(jì)及了天然氣網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)過(guò)程,證明了穩(wěn)態(tài)模型忽略管道儲(chǔ)存能力及天然氣慢傳輸速度,將會(huì)導(dǎo)致不準(zhǔn)確的或次優(yōu)的調(diào)度方案;文獻(xiàn)[16]進(jìn)一步提出了計(jì)及氣網(wǎng)管存的線(xiàn)性化模型,證明了管存容量對(duì)能源供應(yīng)充裕度的重要作用;文獻(xiàn)[17]針對(duì)由P2G與CHP雙向耦合的電—?dú)饣ヂ?lián)系統(tǒng),分析了其動(dòng)態(tài)最優(yōu)能量流。上述文獻(xiàn)均通過(guò)對(duì)氣網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性建模,證明了管存對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行靈活性及可靠性的提升作用。

然而以上研究只側(cè)重于其中兩種能流耦合,同時(shí)計(jì)及熱網(wǎng)與氣網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性的電—?dú)狻獰峄ヂ?lián)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化的研究尚不多見(jiàn)?？紤]到不同能流之間的耦合日益增強(qiáng),并且,為充分利用不同網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)能能力之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),本文在運(yùn)行優(yōu)化中綜合考慮不同網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特性。

綜上所述,本文在綜合考慮熱網(wǎng)與氣網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性的基礎(chǔ)上,提出一種電—?dú)狻獰峄ヂ?lián)系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度模型。首先,針對(duì)熱網(wǎng)與氣網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性分別進(jìn)行建模分析,探究熱力管道與天然氣管道的儲(chǔ)能能力。在此基礎(chǔ)上,建立兼顧氣、熱網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性的電—?dú)狻獰酙ES日前優(yōu)化調(diào)度模型,并轉(zhuǎn)化為線(xiàn)性問(wèn)題繼而利用GAMS求解。最后,通過(guò)算例仿真分析熱網(wǎng)與氣網(wǎng)儲(chǔ)能特性對(duì)系統(tǒng)靈活性及可靠性的提升作用;并通過(guò)分析氣、熱兩種網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)機(jī)理,研究二者之間的耦合互補(bǔ)關(guān)系,挖掘多能互補(bǔ)的效益潛力。

1　網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性分析

1.1　熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性

熱網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性主要體現(xiàn)在熱水傳輸時(shí)的時(shí)間延遲及溫度損耗[9-13]。一方面,由于熱水傳輸速度較為緩慢,入口處的溫度變化緩慢地?cái)U(kuò)散到出口,因此一部分熱能將儲(chǔ)存在熱水管道中。另一方面,由于熱水與其周?chē)h(huán)境溫度的差異,在其流動(dòng)期間將發(fā)生熱損失,導(dǎo)致溫度下降。本文采用文獻(xiàn)[9-10]中的節(jié)點(diǎn)法對(duì)熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行建模。

1)傳輸延時(shí)

首先不考慮熱水在傳輸過(guò)程中發(fā)生的溫度損失。圖1為某條熱水管道的縱切面,其中ρ,A,L分別為水的密度、管道橫截面積及長(zhǎng)度,則ρAL為其所含的熱水總質(zhì)量;mt為不同時(shí)刻的工質(zhì)流量。紅色部分代表了在一段連續(xù)的時(shí)間間隔內(nèi)注入管道的熱水質(zhì)量,如mtΔt代表的是從t到t+Δt時(shí)段內(nèi)注入管道的熱水質(zhì)量。

圖1　熱網(wǎng)管道流量示意圖Fig.1　Flow schematic diagram of a pipeline in heating network

灰色部分代表的是在t時(shí)刻內(nèi)流出管道的熱水質(zhì)量。其中t-γt是在t時(shí)刻流出管道的那部分熱水注入管道的時(shí)刻,t-φt則是在t-1時(shí)刻流出管道的那部分熱水注入管道的時(shí)刻。則γb,t和φb,t可分別表示為:

(1)

(2)

(3)

(4)

其中

(5)

(6)

2)溫度損耗

計(jì)及熱水在傳輸過(guò)程中由于與管壁進(jìn)行熱交換而發(fā)生的溫度損失,則管道出口溫度應(yīng)采用蘇霍夫溫降公式修正為:

(7)

(8)

(9)

本文采用質(zhì)調(diào)節(jié)作為供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式,即隨著熱負(fù)荷的變化,只改變網(wǎng)絡(luò)的溫度,而水流量保持不變。在質(zhì)調(diào)節(jié)方式下,網(wǎng)絡(luò)的水力與熱力工況解耦,γb,t,φb,t,Rb,t,Sb,t是由管道參數(shù)及熱水流量決定的常數(shù),因此熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)模型是線(xiàn)性的[10]。

1.2　氣網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性

氣網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性是指由于天然氣傳輸速度較慢以及其具有壓縮性,管道首端天然氣注入流量往往與末端輸出流量不同,首末端相差的天然氣流量短暫地儲(chǔ)存在管道中,稱(chēng)之為“管存”[20],其可以表示為:

(10)

(11)

管存的作用類(lèi)似于電力系統(tǒng)中的備用,可緩沖天然氣負(fù)荷的波動(dòng),是保證天然氣可靠供應(yīng)的關(guān)鍵因素。但由于天然氣系統(tǒng)的調(diào)節(jié)措施頗為有限[17],因此為了合理使用管存,將運(yùn)行一個(gè)周期后的管存量恢復(fù)到初始值,為下個(gè)調(diào)度周期預(yù)留一定的調(diào)節(jié)裕度,即

(12)

式中：Ωline為天然氣管道的集合。

綜上所述,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí),可以利用熱水管道與天然氣管道的慣性提供的儲(chǔ)能容量,來(lái)對(duì)負(fù)荷進(jìn)行平移或削峰填谷,進(jìn)而提升系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性。

2　IES日前調(diào)度模型

本文的研究對(duì)象為跨區(qū)級(jí)電—?dú)狻獰峄ヂ?lián)IES,其示意圖如附錄A圖A1所示。耦合機(jī)組為燃?xì)釩HP與燃?xì)廨啓C(jī),其中燃?xì)釩HP主要負(fù)責(zé)供熱,而燃?xì)廨啓C(jī)則主要負(fù)責(zé)電力調(diào)峰。輸熱系統(tǒng)由熱源CHP、一次管網(wǎng)及換熱站組成。其中換熱站連接了一次管網(wǎng)與二次管網(wǎng),熱量從換熱站的二次側(cè)分配到最終用戶(hù)。由于二次管網(wǎng)相對(duì)較短、儲(chǔ)能容量較小,因此本文只對(duì)一次管網(wǎng)進(jìn)行建模分析。

2.1　目標(biāo)函數(shù)

本文優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)為IES的總運(yùn)行成本最小,包括火電成本、氣源出力成本以及棄風(fēng)懲罰成本、失負(fù)荷懲罰成本,如式(13)所示。其中,為了最大化接納風(fēng)電,本文假定風(fēng)電運(yùn)行成本為0;另外CHP與燃?xì)廨啓C(jī)的燃料成本包括在氣源出力成本之中。

(13)

2.2　約束條件

2.2.1電力系統(tǒng)約束

1)節(jié)點(diǎn)功率平衡

(14)

2)機(jī)組出力約束

Pemin≤Pe,t≤Pemax?e∈Ωtu∪Ωchp∪Ωgu

(15)

(16)

式中:Pemax和Pemin分別為機(jī)組的有功出力上、下限;Ωchp和Ωgu分別為CHP和燃?xì)廨啓C(jī)的集合。

3)爬坡約束

?e∈Ωtu∪Ωchp∪Ωgu

(17)

4)支路潮流約束

(18)

式中:θij,t為i,j節(jié)點(diǎn)之間的相角差;xij,t和Pijmax分別為支路i-j的電抗值與潮流上限值。

2.2.2熱力系統(tǒng)約束

1)CHP約束

CHP機(jī)組的電、熱出力關(guān)系可表示為:

(19)

(20)

其出口處的供水管溫度應(yīng)被限制在一定范圍內(nèi):

(21)

2)換熱站約束

其熱功率需求可以表示為:

(22)

其入口處的回水管溫度應(yīng)被限制在一定范圍內(nèi),即

(23)

3)熱力網(wǎng)絡(luò)約束

在管道交匯點(diǎn)處,注入該節(jié)點(diǎn)的管道的出口熱水溫度在此節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行混合,流出該節(jié)點(diǎn)的所有管道的入口溫度都等于這個(gè)混合溫度，即

(24)

(25)

(26)

(27)

另外還包括熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性約束式(1)至式(9)。

2.2.3天然氣系統(tǒng)約束

1)節(jié)點(diǎn)流量平衡

(28)

2)氣源出力約束

(29)

下限。

3)天然氣節(jié)點(diǎn)壓力約束

pkmin≤pk,t≤pkmax

(30)

式中:pkmax和pkmin分別為天然氣節(jié)點(diǎn)k的壓力上、下限。

4)壓縮機(jī)約束

本文采用簡(jiǎn)化的壓縮機(jī)模型為:

pl,t≤βcompk,t

(31)

式中:βcom為壓縮機(jī)的壓縮系數(shù)。

5)管道流量約束

(32)

(33)

另外還包括氣網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性約束式(10)至式(12)。

2.2.4線(xiàn)性化方法

1)確定合適的線(xiàn)性化分段段數(shù)K-1,以保證在線(xiàn)性化精度和求解計(jì)算量之間做出平衡。

2)在x的取值范圍內(nèi)計(jì)算各個(gè)分段點(diǎn)取值。

3)求取各分段點(diǎn)對(duì)應(yīng)的f(x)取值。

4)將f(x)按照式(34)至式(37)表示:

(34)

(35)

(36)

0≤δi≤1?i∈Ψ

(37)

式中:Ψ為分段點(diǎn)集合;δi為取值范圍為0～1的連續(xù)變量,表示在第i個(gè)分段區(qū)間上的位置;εi為二進(jìn)制變量,用來(lái)保證分段線(xiàn)性化時(shí)必須從左至右連續(xù)地填滿(mǎn)整個(gè)分段區(qū)間。

3　算例分析

3.1　算例介紹

本文構(gòu)造了如附錄A圖A3所示的電—?dú)狻獰峄ヂ?lián)系統(tǒng)。其中,采用IEEE 24節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)與比利時(shí)20節(jié)點(diǎn)天然氣系統(tǒng),具體參數(shù)可參考文獻(xiàn)[16,22],初始管存為1.3×107m3;并參考文獻(xiàn)[9-10]構(gòu)造了16節(jié)點(diǎn)熱力系統(tǒng)。各系統(tǒng)具體參數(shù)見(jiàn)附錄A。另外,參考文獻(xiàn)[23]設(shè)置棄風(fēng)懲罰系數(shù)為50美元/(MW·h),失負(fù)荷懲罰系數(shù)為100美元/(MW·h)。調(diào)度時(shí)間間隔取為1 h。

為分析不同網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性對(duì)系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的影響,本文設(shè)置4種場(chǎng)景進(jìn)行對(duì)比分析,分別如下。

場(chǎng)景1:不考慮網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性,以約束式(38)代替約束式(1)至式(9)、式(20)至式(27),同時(shí)去掉氣網(wǎng)動(dòng)態(tài)約束式(10)至式(12)。

(38)

場(chǎng)景2:只考慮熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性,不考慮氣網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性,即去掉約束式(10)至式(12)。

場(chǎng)景3:只考慮氣網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性,不考慮熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性,即以約束式(38)代替約束式(1)至式(9)、式(20)至式(27)。

場(chǎng)景4:同時(shí)考慮熱網(wǎng)、氣網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性。

3.2　不同場(chǎng)景下的優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果

分別對(duì)4種場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化,各裝置出力情況如下。如圖2所示,場(chǎng)景1與場(chǎng)景3中,CHP的熱出力完全跟蹤熱負(fù)荷。而場(chǎng)景2與場(chǎng)景4中,CHP的熱出力不再受熱負(fù)荷的嚴(yán)格制約。在7～16 h時(shí)段,CHP熱出力相較于場(chǎng)景1和場(chǎng)景3偏高,高于熱負(fù)荷的熱量?jī)?chǔ)存在熱網(wǎng)中,如圖3所示;而在1～6 h和17～24 h時(shí)段,CHP熱出力相較于場(chǎng)景1與場(chǎng)景3偏低,供熱量的缺額由熱網(wǎng)中的熱能釋放,同時(shí)其電出力也相對(duì)較低,從而為風(fēng)電提供更多接納空間。

由此可見(jiàn),熱網(wǎng)能夠作為儲(chǔ)能,緩沖熱流的注入與流出,從而在一定水平上解耦CHP熱出力與熱負(fù)荷,在保證熱能供應(yīng)質(zhì)量的同時(shí)提高系統(tǒng)運(yùn)行靈活性與風(fēng)電接納能力。

此外,分析氣網(wǎng)管存的影響,如圖4所示,在1～6 h時(shí)段(氣、電負(fù)荷低谷),相比于場(chǎng)景1與場(chǎng)景2,場(chǎng)景3與場(chǎng)景4的氣源出力較多,經(jīng)由管存儲(chǔ)存并在9～13 h時(shí)段(氣、電負(fù)荷高峰)釋放。而場(chǎng)景1與場(chǎng)景2由于未計(jì)及氣網(wǎng)管存,因此氣負(fù)荷的滿(mǎn)足主要依靠于氣源,在10～12 h時(shí)段其出力接近于其上限。

圖2　不同場(chǎng)景下CHP熱出力與風(fēng)電出力Fig.2　Heat outputs of CHP and wind generation outputs in different scenarios

圖3　不同場(chǎng)景下熱網(wǎng)狀態(tài)變化Fig.3　Status changes of heat network in different scenarios

圖4　不同場(chǎng)景下氣源出力與總管存量變化Fig.4　Outputs of gas wells and changes of total line pack in different scenarios

氣網(wǎng)管存變化對(duì)系統(tǒng)中不同元件出力的影響如圖5所示。由于火電成本通常低于天然氣發(fā)電成本,因此在9～21 h時(shí)段基本接近于滿(mǎn)發(fā)狀態(tài),而燃?xì)廨啓C(jī)則主要在負(fù)荷高峰時(shí)段進(jìn)行調(diào)峰發(fā)電。另一方面,由于計(jì)及了熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性,在9～16 h時(shí)段,場(chǎng)景2、場(chǎng)景4分別相較于場(chǎng)景1、場(chǎng)景3的CHP出力偏高,因此其燃?xì)廨啓C(jī)出力較低;而在17～22 h時(shí)段,情況則正好相反。通過(guò)與場(chǎng)景3、場(chǎng)景4對(duì)比可發(fā)現(xiàn),場(chǎng)景1、場(chǎng)景2在10～12 h時(shí)段燃?xì)廨啓C(jī)出力較低,這是由于該兩種場(chǎng)景下未計(jì)及氣網(wǎng)管存,燃?xì)廨啓C(jī)供氣量受制于氣源容量約束,導(dǎo)致調(diào)峰能力受限,造成一定的電負(fù)荷功率缺額。

圖5　不同場(chǎng)景下燃?xì)廨啓C(jī)、火電出力及電負(fù)荷缺額Fig.5　Outputs of gas-fired units and thermal units and non-served power in different scenarios

由此可見(jiàn),管存是保證天然氣可靠供應(yīng)的關(guān)鍵因素之一,可有效緩沖天然氣負(fù)荷的波動(dòng),從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性與可靠性。

3.3　不同場(chǎng)景下的系統(tǒng)運(yùn)行成本分析

各場(chǎng)景下系統(tǒng)運(yùn)行成本及其相對(duì)于場(chǎng)景1的成本減小比例如表1所示。其中,場(chǎng)景 2相比場(chǎng)景1成本減小的原因主要在于:考慮熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性之后,1～7 h和22～24 h 時(shí)段CHP出力較少,給風(fēng)電提供上網(wǎng)空間,因此供電成本降低;而場(chǎng)景3相比場(chǎng)景1成本減小的主要原因在于,考慮氣網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性之后,10～12 h時(shí)段有充足的管存釋放供給燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行電力調(diào)峰,電負(fù)荷供應(yīng)得到保障,失負(fù)荷懲罰成本降低。而場(chǎng)景4綜合考慮兩網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性,因此運(yùn)行成本最低。

表1　不同場(chǎng)景下系統(tǒng)運(yùn)行成本Table 1　System operational costs in different scenarios

由此可見(jiàn),氣、熱管網(wǎng)的靈活性可為IES提供能源優(yōu)化空間,對(duì)其進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化可進(jìn)一步提升系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3.4　氣、熱管網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性間的作用關(guān)系分析

由圖2、圖3可以發(fā)現(xiàn),在9～13 h時(shí)段,場(chǎng)景 2與場(chǎng)景4的CHP出力、熱網(wǎng)儲(chǔ)能有些許差別。另外,在圖4中,場(chǎng)景3與場(chǎng)景4的管存量變化也有所不同。上述變化體現(xiàn)了氣熱管網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性之間的作用關(guān)系,本節(jié)將對(duì)此展開(kāi)分析。

1)考慮氣網(wǎng)管存對(duì)熱網(wǎng)儲(chǔ)能的影響

圖2、圖3中,相較于場(chǎng)景2,場(chǎng)景4在9～13 h時(shí)段CHP出力偏高、熱網(wǎng)儲(chǔ)能偏多,因此最終熱水管道的平均溫度較高。這是由于考慮了氣網(wǎng)管存的影響,該時(shí)段天然氣供應(yīng)量充足。而對(duì)于不考慮管存的場(chǎng)景2,該時(shí)段CHP耗氣量的增多只能由氣源承擔(dān),受制于氣源容量約束,會(huì)出現(xiàn)供氣不足的情況。

由此可見(jiàn),考慮氣網(wǎng)管存可以有效緩解氣負(fù)荷高峰時(shí)段CHP供氣緊張的問(wèn)題,增強(qiáng)了熱網(wǎng)能量供應(yīng)的可靠性。

2)考慮熱網(wǎng)儲(chǔ)能對(duì)氣網(wǎng)管存的影響

圖4中,相較于場(chǎng)景3,由于考慮了熱網(wǎng)儲(chǔ)能的影響,在1～6 h時(shí)段場(chǎng)景4的CHP出力較低、耗氣量較少,因此該時(shí)段管存儲(chǔ)存量較多;而在7～13 h時(shí)段則正好相反,管存釋放量較多。

由此可見(jiàn),考慮熱網(wǎng)儲(chǔ)能導(dǎo)致了CHP出力在較大時(shí)間尺度上的平移,因此在天然氣系統(tǒng)中CHP作為負(fù)荷發(fā)生了耗氣量的平移,使得管存容量在氣負(fù)荷低谷時(shí)段進(jìn)一步增加,而在氣負(fù)荷高峰時(shí)段時(shí)進(jìn)一步釋放,從而進(jìn)一步提升了氣網(wǎng)運(yùn)行的靈活性。

綜上所述,熱網(wǎng)與氣網(wǎng)的儲(chǔ)能特性存在耦合關(guān)系,對(duì)其進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化有利于實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)儲(chǔ)能特性的互補(bǔ)互濟(jì),進(jìn)一步提升系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性與可靠性。

4　結(jié)語(yǔ)

本文提出了一種計(jì)及熱網(wǎng)與氣網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性的電—?dú)狻獰酙ES日前優(yōu)化調(diào)度模型,并分析了其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行性能的影響。算例結(jié)果表明,計(jì)及熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性將有效提升系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性與風(fēng)電消納能力,而計(jì)及氣網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性則可提高系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性及供能可靠性;進(jìn)而,通過(guò)分析熱網(wǎng)與氣網(wǎng)之間動(dòng)態(tài)特性的相互影響,利用二者間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),進(jìn)一步挖掘了綜合調(diào)度運(yùn)行的效益潛力,證明了IES中計(jì)及網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性的必要性與可行性。后續(xù)工作中,本文將計(jì)及風(fēng)電出力的隨機(jī)性,建立不確定性模型,進(jìn)一步考慮網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的影響。

本文受到國(guó)家自然科學(xué)基金(51477091)、山東大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(2015GN001,2016TB001)資助,在此表示衷心感謝!

附錄見(jiàn)本刊網(wǎng)絡(luò)版(http://www.aeps-info.com/aeps/ch/index.aspx)。