电转气设备与燃气机组的联合竞价策略

电转气(P2G)设备和燃气机组作为联系电力系统与天然气系统的能源转换单元,是未来多能源互联系统的重要枢纽。在竞争性能源市场环境下,P2G设备和燃气机组如何构造竞价策略是相关各方关注的重要问题。对于P2G设备和燃气机组而言,在构造其参与竞争性电力市场和天然气市场的竞价策略时,这两个市场的出清价格未知,可以采用概率分布或其他方法进行模拟。在此背景下,发展了基于场景分析的P2G设备和燃气机组的最优竞价策略模型。首先,采用拉丁超立方抽样生成含概率信息的场景集合,用于处理采用概率分布模拟的市场出清价格,并对场景进行消减。之后,以收益最大化为目标,分别构建了P2G设备同时参与日前能量市场和调频市场的单独竞价模型及其与燃气机组的联合竞价模型,确定次日各交易时段的竞价策略。然后,针对具体的市场出清结果,采用夏普利值法对P2G设备与燃气机组的收益进行合理分配。最后,用算例对所构建的模型和采用的求解方法加以说明,并分析了P2G设备和燃气机组竞价策略的特征。

计及电转气设备的小水电站优化运行分析

丰水期时小水电无法满发运行,成为阻碍水电资源的高效利用的重要因素。电转气(Power to Gas,P2G)设备的发展为多能互补,提升水电利用效率提供了新的手段。以小水电站收益最大为目标,构建了含P2G设备的小水电站经济运行模型。分析对比了P2G设备在不同时期对小水电站运行的影响,并进一步对比了平水期时P2G设备和储能设备对运行的影响。仿真验证了P2G设备对提升水电利用效率的有效性。

考虑风电与能源转换和存储设备联营的电力和天然气市场均衡分析

风电出力较大的不确定性会导致参与市场竞争时的投标偏差问题,多能交易市场中的多能互补有助于降低风电投标偏差。首先,提出了风电商与电转气设备、燃气机组及储气装置分别以合作联营和租用联营模式参与投标竞争的电力和天然气市场交易框架。其中,两种联营模式均可完全弥补风电商在电力市场中的投标偏差,而且电转气设备、燃气机组和储气装置除了弥补风电投标偏差,还能利用不同能源市场价格差异参与套利交易。其次,为了研究比较不同联营模式对电-气市场均衡结果的影响,分别建立不同联营模式下的电力-天然气市场多时段古诺随机均衡模型。其中利用Shapley值法对合作联营模式下的风电商、电转气设备、燃气机组及储气装置进行利润分配。最后,通过算例仿真表明,所提出的两种联营模式有助于提高风电商的市场竞争力,缓解电力和天然气市场的价格波动,促进两个市场的高效平稳运行。

计及电转气装置的电-气混联综合能源系统配置方法研究

在传统概念上,电力网络和天然气网络是两个相互独立运行的网络,而随着电转气技术和燃气轮机的不断发展,二者的耦合程度日益加深。电转气设备和燃气轮机的接入会对电力系统和天然气网运行产生一定影响,如何有效的对电-气混联系统运行方式进行优化以及电转气设备容量合理配置,对提高能能源利用效率和缓解环境污染等问题具有重要意义。

考虑双向耦合的电-气综合能源系统时序故障恢复方法

电力系统和天然气网络通过双向耦合可以实现高可靠性运行。为解决电-气综合能源系统在发生故障后的恢复问题,提出了一种时序故障恢复方法。一方面,考虑燃气轮机和电转气设备的双向耦合特性,在恢复过程中通过调度其出力大小实现电力-天然气网络的互补共济;另一方面,考虑到恢复过程中大多设备具有时序特性,如储能电池容量、负荷大小、风光机组出力大小以及网络拓扑的变化,建立了一个多时序的故障恢复混合整数规划模型,并通过分段线性化的手段将模型处理得易于求解,从而得出故障恢复过程中最优的拓扑开关操作序列。最后,通过对13节点配电网和6节点配气网的联合仿真证明了所提方法的有效性。

计及碳捕集电厂综合灵活运行方式的含P2G综合能源系统低碳经济调度

针对电转气(P2G)、碳捕集系统在运行时间上存在的不同步问题,将储液罐作为CO_(2)“缓冲站”连接碳捕集电厂(CCPP)与P2G,构建考虑综合灵活运行方式的CCPP与P2G联合运行的综合能源系统(IES)低碳经济调度模型。通过研究储液罐的“能量时移”特性,分析包含储液罐的P2G-CCPP新型联合运行模式对于促进风电消纳、降低碳排放的积极影响,基于此建立考虑CCPP综合灵活运行方式以IES总运行成本最小为目标的低碳经济调度模型,在CPLEX中以改进的IEEE 39节点电力网络模型和7节点天然气网络模型为例进行仿真验证,结果证明所提运行方式对于实现IES低碳经济调度有重要的借鉴作用。

促进风电消纳的电-气混联系统优化模型及求解算法

本文通过考虑电转气设备接入后对风电场运行效益的积极作用,将风电投资商作为电转气设备的运营主体,建立促进风电消纳的双层优化模型。其中,配置层模型以风电运营商投资收益最大为目标函数,采用飞蛾扑火算法得到电转气设备安装容量,运行层模型以系统运行成本最小为目标函数,采用原对偶内点法计算得到系统运行参数,通过中间变量在双层模型间进行传递直至迭代搜索到最优配置方案。以修改的IEEE39节点电力系统网络及20节点天然气网作为仿真算例,分析电转气设备配置前后以及不同风险水平下的优化结果。

考虑风电场接入的电-气混联系统优化调度

考虑风电消纳及系统运行经济性,建立计及风电场的电-气混联系统优化调度模型,以系统运行成本最小为目标函数,采用原对偶内点法对模型求解。以修改的IEEE39节点电力系统及20节点天然气网络为仿真算例,分析电转气设备接入前后以及是否参与系统旋转备用需求等不同场景的优化结果。算例仿真结果表明,电转气设备可以充分消纳电网富余电量,提高系统风电消纳能力。

计及碳捕集的综合能源系统低碳经济优化调度

针对碳捕集与封存(CCS)技术和电转气(P2G)设备,提出一种计及碳捕集、P2G和储能设备联合运行模式,通过细化P2G两阶段运行过程,提高氢能的利用效率;利用储能设备解决CO_(2)在捕集和利用上的时间不匹配问题,并考虑阶梯式碳交易机制进一步降低综合能源系统(IES)中CO_(2)排放量。据此构建含碳捕集的IES低碳经济优化调度模型,并根据不同时刻碳排放量大小分成两种调度模式,利用Matlab软件中的求解器GUROBI软件对模型进行求解。仿真结果表明,所提调度方法可进一步降低系统运行成本、提高可再生能源消纳和减少碳排放量。