随着环境污染加剧,减少温室气体的排放,加快发展新能源技术和开发清洁能源被提上了日程,天然气作为一种无污染、储量丰富、运输方便的能源有望成为未来能源系统的重要组成部分。将天然气应用于发电,组成以电力系统为主体的多种能源形式的能源偶合体,可将各种能源进行互联,互利互补消纳可再生能源对大电网的冲击,能有效提高多种能源的利用效率。与此同时,对清洁能源的使用需求提升也促使着天然气系统建设的加速发展,电转气(Power to Gas P2G)技术研究的深入使得综合能源系统中电力网络和天然气网络之间的结合更加紧密,两个系统之间通过耦合元件相互作用、相互影响,也促使着电-气互联能源系统在未来综合能源系统中扮演非常重要的一环。电力系统和天然气系统的联系变得愈加紧密,使得在两个相对独立的系统调度运行的条件下如何促进电-气互联综合能源系统优化耦合,进一步提高能源利用效率变得十分重要。本文主要以电-气互联综合能源系统为模型,对于协同电力天然气互联网络的优化调度算法进行研究和改进。首先阐述了该能源系统的基本建模原理,分析了电力网络、天然气网络的常用的仿真搭建方法,之后再对燃气轮机及P2G装置模型的搭建进行介绍然后根据电-气互联综合能源系统的框架模型、各个能源子系统特有的性质以及运行机制和相互作用机制进行分析,建立起电-气互联综合能源系统数学模型。然后,借鉴电力系统潮流计算的方法,将其应用到天然气网络能流计算中,对天然气系统能流计算方法作了介绍,通过算例验证了编写的能流计算程序的正确性。然后讨论了电-气互联系统“以电定气”模式和“以气定电”不同的运行方式,在MATLAB中对5节点的电力系统与10节点的天然气系统的互联系统进行能流计算,再使用粒子群算法对电-气互联系统运行成本目标函数进行最优能流计算,最后对基本粒子群算法的惯性权重和步长因子进行调整,推后其局部最优解的进程,仿真结果证明改进的粒子群算法的收敛速度加快,迭代次数减少。后来又针对电-气互联系统考虑多目标约束,引入环境污染排放成本约束,使目标函数优化包括了电力系统运行成本、天然气系统运行成本和二氧化碳排放成本,使模型更加接近现实情况,多目标约束问题因其自身的复杂性,基本粒子群算法难以对多目标函数进行优化求解,所以又引入了Pareto优势原理对多目标约束问题求取最优解,同样考虑了电-气互联系统的两种运行模式,通过算例对于所搭建模型的合理性和有效性进行了验证,本文所提方法对综合能源系统的经济性优化运行具有重要意义。
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