洪 沨，楊俊友,高 柳，王海鑫，張稼楠

(1.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，遼寧 沈陽(yáng) 110870 ；2.國(guó)網(wǎng)沈陽(yáng)供電公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003)

化石能源的大量使用，不僅造成能源危機(jī)，還產(chǎn)生大量有害氣體，大力發(fā)展風(fēng)電、光伏等清潔能源，能有效地解決能源與環(huán)境問(wèn)題。但是，由于清潔能源出力存在很強(qiáng)的隨機(jī)性和波動(dòng)性，引起嚴(yán)重的棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象[1]。綜合能源系統(tǒng)加強(qiáng)了電、氣、熱、冷等能源的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了多能互補(bǔ)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性，推動(dòng)能源向多元化、清潔化轉(zhuǎn)型，是解決上述問(wèn)題的主要途徑[2-3]。所以在綜合能源系統(tǒng)下研究電轉(zhuǎn)氣和負(fù)荷慣性對(duì)清潔能源消納具有重要意義。

電轉(zhuǎn)氣(power-to-gas P2G)技術(shù)的成熟發(fā)展加深了電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)之間的聯(lián)系，在綜合能源系統(tǒng)化調(diào)度模型中考慮電轉(zhuǎn)氣，電轉(zhuǎn)氣可以將過(guò)剩的風(fēng)電轉(zhuǎn)換成天然氣，提高了風(fēng)電消納的能力[4-5]。由于氣體可以存儲(chǔ)，在優(yōu)化調(diào)度模型中引入電轉(zhuǎn)氣和儲(chǔ)氣設(shè)備，建立運(yùn)行成本最低目標(biāo)函數(shù)，仿真結(jié)果顯示，電轉(zhuǎn)氣把電能轉(zhuǎn)換成天然氣并存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣設(shè)備中，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本，也提高了風(fēng)能消納[6-7]。文獻(xiàn)[8-9]研究了微型燃?xì)廨啓C(jī)和電轉(zhuǎn)氣聯(lián)合使用的優(yōu)化調(diào)度模型，電轉(zhuǎn)氣把轉(zhuǎn)換成的天然氣直接傳輸?shù)轿⑿腿細(xì)廨啓C(jī)，減少了天然氣傳輸?shù)某杀?。在上述研究中，沒(méi)有考慮電轉(zhuǎn)氣消耗二氧化碳對(duì)系統(tǒng)低碳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)的影響，也沒(méi)有考慮冷熱負(fù)荷變化對(duì)清潔能源消納的影響。

在傳統(tǒng)的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度中，冷熱負(fù)荷供需時(shí)刻保持平衡，限制了系統(tǒng)的調(diào)峰能力和清潔能源的消納[10]。由于建筑具有一定的儲(chǔ)熱儲(chǔ)冷能力，冷熱負(fù)荷具有一定的慣性，能維持溫度在一段時(shí)間內(nèi)保持在合適的范圍內(nèi)，使綜合能源系統(tǒng)的出力和冷熱負(fù)荷需求在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)，所以對(duì)負(fù)荷側(cè)冷熱慣性進(jìn)行研究，提高綜合能源系統(tǒng)靈活性，提高清潔能源消納具有重要意義。文獻(xiàn)[11]考慮居民樓宇的熱負(fù)荷需求側(cè)響應(yīng)潛力，建立系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用最小目標(biāo)函數(shù)，對(duì)居民樓宇的熱電聯(lián)合優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化。文獻(xiàn)[12]分析了熱負(fù)荷慣性對(duì)風(fēng)電消納和系統(tǒng)運(yùn)行成本的影響。傳統(tǒng)的模型相比，考慮了建筑的熱慣性可以有效減少棄風(fēng)和系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。文獻(xiàn)[13]考慮了建筑的熱慣性和峰谷電價(jià)機(jī)制，其可以提高風(fēng)電、光伏等清潔能源的綜合能源系統(tǒng)的靈活性，增加風(fēng)電、光伏等清潔能源的利用率，減少系統(tǒng)運(yùn)行成本。但沒(méi)有考慮冷負(fù)荷慣性對(duì)清潔能源消納和系統(tǒng)靈活的影響。文獻(xiàn)[14-15]系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型中考慮了冷熱負(fù)荷慣性。分析了冷熱負(fù)荷慣性對(duì)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行能力的影響。但鮮有綜合考慮電轉(zhuǎn)氣和冷熱負(fù)荷慣性對(duì)清潔能源消納的影響。

綜上所述，目前多數(shù)文獻(xiàn)都單獨(dú)對(duì)系統(tǒng)的清潔能源消納、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問(wèn)題進(jìn)行研究，而對(duì)于同時(shí)考慮三者相互結(jié)合的文獻(xiàn)較少，因此本文提出一種考慮電轉(zhuǎn)氣和冷熱負(fù)荷慣性的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型。模型中考慮電轉(zhuǎn)氣碳來(lái)源成本和冷熱負(fù)荷供需不平衡約束，通過(guò)算例仿真分析驗(yàn)證其對(duì)系統(tǒng)清潔能源消納能力的有效性。

首先，研究了電轉(zhuǎn)氣工作原理和冷熱負(fù)荷特性，建立了電轉(zhuǎn)氣和冷熱負(fù)荷慣性模型。其次，研究了綜合能源系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)學(xué)模型和約束條件，建立綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行成本最小的目標(biāo)函數(shù)。最后，對(duì)實(shí)際算例進(jìn)行仿真分析，在MATLAB中調(diào)用YAMLIP建模，用GUROBI對(duì)模型就行求解。

本文綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型總體框圖如圖1所示。

圖1 綜合能源系統(tǒng)框圖

1 優(yōu)化調(diào)度模型

1.1 電轉(zhuǎn)氣

電轉(zhuǎn)氣可以把電能轉(zhuǎn)換成天然氣，是連接電力系統(tǒng)與天然氣系統(tǒng)重要的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備。電轉(zhuǎn)氣轉(zhuǎn)換電能包括兩個(gè)過(guò)程。第一步為電解水過(guò)程，電轉(zhuǎn)氣利用電功率把水分解成氫氣(H2)和氧氣(O2)。第二步為CH4的合成過(guò)程，利用H2、O2和CO2之間的化學(xué)反應(yīng)生成CH4，此過(guò)程消耗大量的二氧化碳，可以降低系統(tǒng)的碳排放。所以，電轉(zhuǎn)氣不僅提高清潔能源消納能力，而且降低了系統(tǒng)的碳排放。電轉(zhuǎn)氣轉(zhuǎn)換的天然氣既可以提供氣負(fù)荷也可以存儲(chǔ)起來(lái)。因此，電轉(zhuǎn)氣在提高清潔能源消納方面具有很大的靈活性。電轉(zhuǎn)氣轉(zhuǎn)換電能的過(guò)程如圖2所示。

圖2 電轉(zhuǎn)氣轉(zhuǎn)換電能的過(guò)程

電轉(zhuǎn)氣轉(zhuǎn)移的電功率與產(chǎn)生的氣功率之間的關(guān)系如式(1)所示：

Pgs,t=αPe2,t

(1)

式中：Pgs,t為電轉(zhuǎn)氣在t時(shí)刻產(chǎn)生的氣功率；α為電轉(zhuǎn)氣功率轉(zhuǎn)換系數(shù)。

電轉(zhuǎn)氣把電能轉(zhuǎn)換成天然氣過(guò)程中需要消耗二氧化碳，電轉(zhuǎn)氣所需二氧化碳的量由式(2)表示：

Ccc,t=βPe2,t

(2)

式中：Ccc,t為t時(shí)刻電轉(zhuǎn)氣轉(zhuǎn)移電能；Pe2,t為所需二氧化碳的量；β為電轉(zhuǎn)氣所需二氧化碳的轉(zhuǎn)換系數(shù)。

1.2 冷熱負(fù)荷慣性

1.2.1 熱負(fù)荷特性及熱舒適度彈性

供熱系統(tǒng)的傳播介質(zhì)一般為熱水或蒸汽，速度較慢，具有延遲性，還有采暖環(huán)境的溫度變化通常滯后于傳熱介質(zhì)的溫度變化，即熱源、熱網(wǎng)及采暖建筑物組成的供熱系統(tǒng)具有熱慣性，使供熱量在時(shí)間軸上具有一定可調(diào)節(jié)性，可以提高清潔能源消納的能力和系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

系統(tǒng)的實(shí)際供熱溫度可能高于或低于標(biāo)準(zhǔn)供熱溫度，但由于熱能的慣性和累積效應(yīng)，用戶室內(nèi)溫度得以維持在一定范圍內(nèi)，可以滿足用戶的基本熱需求。

考慮熱慣性后，系統(tǒng)的供熱功率與熱負(fù)荷需求不再是時(shí)刻保持平衡的關(guān)系，而是保持在一定的范圍內(nèi)。所以系統(tǒng)的供熱功率范圍由式(3)表示：

μΡh,t≤Ph,t≤υPh,t

(3)

式中：Ph,t為t時(shí)刻系統(tǒng)的供熱功率；μ和ν為供熱系統(tǒng)的慣性系數(shù)。

人體對(duì)溫度舒適度的感知也具有一定的模糊性，在一定范圍內(nèi)改變供熱溫度，不會(huì)影響用戶的用熱體驗(yàn)。由于采暖建筑的熱慣性和人體熱舒適度的彈性，提高了熱負(fù)荷的柔性調(diào)節(jié)能力。

人體熱舒適度的彈性可以用平均預(yù)測(cè)(predicted mean vote，PMV)指標(biāo)來(lái)表示用戶的用熱舒適度，PMV指標(biāo)以7級(jí)標(biāo)尺對(duì)應(yīng)人體的7種熱感覺(jué)，如表1所示.

表1 7級(jí)PMV指標(biāo)

PMV指標(biāo)計(jì)算公式如下：

(4)

式中：M為人體代謝率；tr為舒適狀態(tài)的人體皮膚平均溫度；ta為人體周圍環(huán)境溫度；tcl為服裝熱阻。除了ta外，其余參數(shù)都為定值。

根據(jù)ISO7730標(biāo)準(zhǔn)，PMV指標(biāo)在±0.5之間波動(dòng)時(shí)，用戶不會(huì)感覺(jué)到溫度變化的明顯差異；而中國(guó)現(xiàn)有《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》中限定PMV處于±1之間，也可滿足冬季室內(nèi)用戶的用熱舒適度需求。

本文λPWV取±1，當(dāng)λPWV=1時(shí)，ta取得最大值ta,max，當(dāng)λPWV=-1時(shí)，ta取得最小值ta,min。考慮熱舒適度彈性后，系統(tǒng)的供熱功率為

(5)

式中：Q為標(biāo)準(zhǔn)供熱溫度。

考慮熱負(fù)荷慣性和熱舒適度彈性后，系統(tǒng)的供熱功率范圍如圖3所示。

圖3 熱舒適度范圍溫度

由圖3可知，考慮了熱慣性的基礎(chǔ)上，在考慮了熱舒適度彈性約束后，系統(tǒng)的供熱功率由式(6)表示：

(6)

冷負(fù)荷跟熱負(fù)荷一樣，都具有一定的慣性，使其在時(shí)間軸上具有一定可調(diào)節(jié)性，所以考慮冷負(fù)荷慣性后，系統(tǒng)的供冷功率由式(7)表示：

ΨPc,t≤Pc,t≤ωPc,t

(7)

式中：Pc,t為t時(shí)刻系統(tǒng)的供冷功率；ψ和ω為供冷系統(tǒng)的慣性系數(shù)。

1.2.2 綜合能源系統(tǒng)元件模型

a.熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的模型

本文采用的是抽汽式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。抽氣式熱電機(jī)組的運(yùn)行特性如圖4所示，機(jī)組電熱出力可調(diào)范圍由ABCD構(gòu)成的區(qū)域表示。

圖4 熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的運(yùn)行特性曲線

根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的工作原理和運(yùn)行特性可知，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組具有“以熱定電”的約束。因此，熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電熱出力特性可以由式(8)表示:

max{Pe,min-Cv1Ph,t,Cm(Ph,t-Ph0)}

≤Pe,t≤Pe,max-Cv2Ph,t

(8)

式中：Cv1為最小電出力對(duì)應(yīng)的Cv值;Cv2為最大電出力下對(duì)應(yīng)的Cv值，其中Cv為進(jìn)汽量不變時(shí)多抽取單位供熱熱量下發(fā)電功率的減小量；Cm為背壓曲線的斜率；Ph0為常數(shù)；Ph,t為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的供熱功率；Pe,t為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的供電功率；Pe,min和Pe,max分別為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的最大、最小發(fā)電功率。

b.微型燃?xì)廨啓C(jī)組的模型

微型燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)排出的高溫?zé)煔獾膹U熱進(jìn)行再循環(huán)，并提供冷熱能。微型燃?xì)廨啓C(jī)的數(shù)學(xué)模型由式(9)—式(11)表示如下：

Pmt,t=ηmtPmts,t

(9)

(10)

(11)

式中：Pmts,t為微型燃?xì)廨啓C(jī)在時(shí)間t處消耗的燃?xì)夤β剩沪莔t為轉(zhuǎn)換系數(shù)；Pmth,t為溴冷卻器的熱功率；Pmtc,t為溴冷卻器的冷功率；ηr為熱損失系數(shù)；ηl為溴冷卻器的煙道氣余熱回收率；ηh和ηc為溴冷卻器的冷卻系數(shù)和加熱系數(shù)。

c.電制冷機(jī)組的模型

電制冷機(jī)的電功率和冷功率之間的關(guān)系：

Perc,t=δPer,t

(12)

式中：Perc,t為電制冷機(jī)組在時(shí)間t的冷功率;δ為電制冷機(jī)組的轉(zhuǎn)換效率。

2 目標(biāo)函數(shù)和約束條件

2.1 目標(biāo)函數(shù)

a.熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的運(yùn)行成本

(13)

式中：C1是熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的運(yùn)行成本；a1，b1和g是熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的運(yùn)行成本系數(shù)。

b.電轉(zhuǎn)氣設(shè)備的運(yùn)行成本

(14)

式中：C2為電轉(zhuǎn)氣設(shè)備的運(yùn)行成本；c1為電轉(zhuǎn)氣設(shè)備的運(yùn)行成本系數(shù)；d1為電轉(zhuǎn)氣設(shè)備所需二氧化碳成本系數(shù)。

c.微型燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行成本

(15)

式中：C3為微型燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行成本；a3為微型燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行成本系數(shù)。

d.棄風(fēng)懲罰成本

(16)

式中：C4為棄風(fēng)懲罰成本；a4為棄風(fēng)懲罰成本系數(shù)。

e.棄光懲罰成本

(17)

式中：C5為棄光懲罰成本；a5為棄光懲罰成本系數(shù)。

f.電制冷機(jī)組的運(yùn)行成本

(18)

式中：C6為電制冷機(jī)組的運(yùn)行成本；b6為電制冷機(jī)組的運(yùn)行成本系數(shù)。

g.環(huán)境成本

電轉(zhuǎn)氣把電能轉(zhuǎn)換為天然氣過(guò)程中消耗大量二氧化碳，減少污染物的排放，給系統(tǒng)帶來(lái)一定的環(huán)境效益。

(19)

式中：C7為系統(tǒng)的環(huán)境成本；b7為系統(tǒng)的環(huán)境成本系數(shù)。

所以，本文建立的綜合能源系統(tǒng)最小運(yùn)行成本目標(biāo)函數(shù)包括熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的運(yùn)行成本、電轉(zhuǎn)氣設(shè)備的運(yùn)行成本、微型燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行成本、棄風(fēng)懲罰成本、棄光懲罰成本、電制冷機(jī)組的運(yùn)行成本、環(huán)境成本，由式(20)表示：

min(C)=C1(Pe,t)+C2(Pe2,t)+C3(Pmt,t)+

C4(Pcwind,t)+C5(Pcpv,t)+C6(Per,t)+C7(Ccc,t)

(20)

式中：C為綜合能源系統(tǒng)最小運(yùn)行成本。

2.2 約束條件

a.熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的約束條件

熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的約束條件包括電熱出力上下限約束和爬坡速率約束，由式(21)—式(23)表示：

Pe,min≤Pe,t≤Pe,max

(21)

Ph,min≤Ph,t≤Ph,max

(22)

rl≤Pe,t-Pe，t-1≤ru

(23)

式中：Ph,min和Ph,max分別為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的最大、最小發(fā)熱功率；rl和ru分別為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組斜坡速率上限和下限。

b.微型燃?xì)廨啓C(jī)組的約束條件

微型燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率和斜坡速率約束如下：

(24)

式中：Pmt,min和Pmt,max分別為微型燃?xì)廨啓C(jī)的最大、最小電功率；rl,mt和ru,mt分別為微型燃?xì)廨啓C(jī)的斜坡速率上限和下限。

c.電制冷機(jī)組的約束條件

電制冷機(jī)組的功率上限和下限:

Per,min≤Per,t≤Per,max

(25)

式中：Per,min和Per,max分別為電制冷機(jī)組的最大、最小電功率。

d.氣源的約束條件

氣源出力的上下限：

Ps,min≤Ps,t≤Ps,max

(26)

式中：Ps,t為t時(shí)刻氣源的氣功率；Ps,min和Ps,max分別為氣源的最大、最小氣功率。

e.系統(tǒng)運(yùn)行電功率約束條件

在每個(gè)運(yùn)行期間總發(fā)電量等于電力負(fù)荷需求的量：

Pwind,t+Ppv,t+Pe,t+Pmt,t=Ppl,t+Per,t

(27)

f.系統(tǒng)運(yùn)行熱功率約束條件

(28)

g.系統(tǒng)運(yùn)行氣功率約束條件

Pgs,t+Ps,t=Pgl,t+Pmts,t

(29)

h.系統(tǒng)運(yùn)行冷功率約束條件

ΨPc,t≤Pc,t≤ωΡc,t

(30)

3 算例分析

3.1 算例參數(shù)

在本文中輸入?yún)?shù)為負(fù)荷需求和清潔能源預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。為簡(jiǎn)化分析計(jì)算，綜合能源系統(tǒng)中包括單臺(tái)熱電機(jī)組、電轉(zhuǎn)氣、微型燃?xì)廨啓C(jī)等。通過(guò)大量仿真驗(yàn)證了所提出的提前調(diào)度模型的有效性。仿真參數(shù)如表2所示。圖5顯示了負(fù)荷需求，風(fēng)能和光伏發(fā)電的預(yù)測(cè)。使用YALMIP建立IES的數(shù)學(xué)模型，并使用GUROBI解決優(yōu)化函數(shù)。

表2 仿真參數(shù)

圖5 負(fù)荷和清潔能源預(yù)測(cè)曲線

3.2 優(yōu)化模型調(diào)度結(jié)果分析

為了驗(yàn)證考慮電轉(zhuǎn)氣和負(fù)荷慣性的綜合能源系統(tǒng)最優(yōu)調(diào)度模型的有效性和可行性，本文對(duì)3種優(yōu)化模型進(jìn)行了比較。

模式1：在綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型中，不考慮電轉(zhuǎn)氣和負(fù)荷慣性。

模式2：在綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型中，僅考慮電轉(zhuǎn)氣。

模式3：在綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型中，考慮電轉(zhuǎn)氣和負(fù)荷慣性。

由圖5可知，在(00:00—05:00)，(10:00—15:00)和(22:00—24:00)，是清潔能源出力的高峰時(shí)段。由圖6可知，在此時(shí)段，電轉(zhuǎn)氣設(shè)備轉(zhuǎn)移了大量電功率，把過(guò)剩的清潔能源轉(zhuǎn)換為天然氣，供給氣負(fù)荷，減少天然氣資源的使用和增強(qiáng)清潔能源的消納能力。電轉(zhuǎn)氣把電功率轉(zhuǎn)換為氣功率的過(guò)程中需要消耗二氧化碳，減少了系統(tǒng)的碳排放并增加了系統(tǒng)的環(huán)境效益。

圖6 電轉(zhuǎn)氣轉(zhuǎn)移的電功率

由圖7可知，在(22:00—23:00)和(00:00—06:00)，熱負(fù)荷需求較高，但風(fēng)電出力處于高峰時(shí)段，又因?yàn)闊犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組“以熱定電”的運(yùn)行方式，限制了風(fēng)電的消納?？紤]熱慣性和熱舒適度彈性后，在保證用戶溫度允許的范圍內(nèi)，降低熱負(fù)荷需求，減少熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的供熱出力，為風(fēng)電上網(wǎng)提供空間。在(07:00—09:00)和(16:00—21:00)，熱負(fù)荷需求在下降，風(fēng)電出力處于低谷時(shí)段，在保證用戶的用熱需求和舒適度范圍內(nèi)，提高熱負(fù)荷需求，提高熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱出力，提高系統(tǒng)的供電能量，緩解了緊張的供電需求，提高了供電可靠性。在(10:00—15:00)，熱負(fù)荷需求處于低谷時(shí)段，但風(fēng)電和光伏總出力處于高峰時(shí)段，在保證用戶的用熱需求和舒適度范圍內(nèi)，降低熱負(fù)荷需求，降低熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱出力，提高風(fēng)電和光伏的消納。

圖7 3種模型熱負(fù)荷對(duì)比

冷負(fù)荷由微型燃?xì)廨啓C(jī)和電制冷機(jī)組供應(yīng)，消耗氣能和電能。考慮冷慣性后，在保證冷負(fù)荷允許的范圍內(nèi)，降低冷負(fù)荷需求，可以降低氣能和電能的消耗，減少系統(tǒng)的運(yùn)行成本(見(jiàn)圖8)。

圖8 3種模型冷負(fù)荷對(duì)比

由圖9和圖10可知，考慮電轉(zhuǎn)氣、冷熱負(fù)荷慣性和熱舒適度彈性后，提高了風(fēng)電和光伏的消納能力?？紤]電轉(zhuǎn)氣后，電轉(zhuǎn)氣把高棄風(fēng)、棄光時(shí)段的風(fēng)能、光伏轉(zhuǎn)換為天然氣，提高風(fēng)電和光伏的消納能力。考慮熱負(fù)荷慣性和熱舒適度彈性后，在風(fēng)電和光伏出力高峰的時(shí)候，減少熱負(fù)荷需求，減少熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的出力，為風(fēng)電和光伏上網(wǎng)提供空間，提高清潔能源消納能力。

圖9 風(fēng)電消納對(duì)比

圖10 光伏消納對(duì)比

電轉(zhuǎn)氣提高了清潔能源消納，減少了棄風(fēng)棄光的懲罰成本，電轉(zhuǎn)氣轉(zhuǎn)換電能過(guò)程中消耗二氧化碳，減少系統(tǒng)碳排放量，給系統(tǒng)帶來(lái)了環(huán)境效益，降低了綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行成本?？紤]熱負(fù)荷慣性和熱舒適度彈性后，也提高了清潔能源消納，減少了棄風(fēng)棄光懲罰成本。考慮冷負(fù)荷慣性后，在溫度允許范圍內(nèi)減少了冷功率出力，減少了能耗成本，降低了綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行成本。清潔能源消納和運(yùn)行成本對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 清潔能源消納和運(yùn)行成本對(duì)比

4 結(jié)論

提出了一種考慮電轉(zhuǎn)氣和冷熱負(fù)荷慣性的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型。仿真結(jié)果表明，提出的模型提高了清潔能源的消納，降低了系統(tǒng)的運(yùn)行成本。模型3和模型1、2相比，電轉(zhuǎn)氣把高棄風(fēng)棄光時(shí)段的電能轉(zhuǎn)換為天然氣，并消耗二氧化碳，提高了風(fēng)電光伏的消納能力和降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。引入冷熱負(fù)荷慣性后，冷熱負(fù)荷供需不再時(shí)刻保持平衡，而是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，在保證用戶需求和舒適的前提下，使綜合能源系統(tǒng)的出力和冷熱負(fù)荷需求在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)，提高清潔能源消納能力和降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。風(fēng)電光伏消納能力分別增加了24.51%和32.23%，綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行成本減少了18 899.4元。