一种促进可再生能源的消纳的综合能源系统

1.本发明属于综合能源系统的优化运行技术领域，具体地说是一种促进可再生能源的消纳的综合能源系统。


背景技术：

2.目前随着传统化石能源的逐渐枯竭和环境问题的日益凸显，推动能源结构转型和碳减排工作是未来国家发展战略中的重要一环。综合能源系统(integrated energy system,ies)是以高比例可再生能源消纳为目标，利用电、气、热、冷能源之间的灵活转换，实现能源系统的一体化规划与协同调度，从而满足人类生产生活中多元化能源需求的低碳可持续能源系统。研究ies的优化配置对促进可再生能源消纳和碳减排具有重要意义。
3.电转气(power to gas，p2g)技术分为两阶段运行，利用电解槽设备，通过电解水制取氢气，得到的氢气一部分用于制取天然气，以满足用户侧负荷需求；另一部分剩余的氢气可以存储到储氢罐中供燃料电池和燃气轮机组使用。从时间维度上，再负荷低谷时期，电网中出现大量的富余可再生能源，借助电转气设备设备可吸纳过剩的电能，提高系统可再生能源的消纳水平。同时电转气设备的产物天然气可直接售向用户，从而获取一定的利润，提高ies经济效益。
4.在上述研究中，很多学者基于电-热耦合和电-气耦合对ies的影响进行了研究。然而，大量研究未考虑热电联产机组与电转气设备的组合模型及约束进行研究，以及没有对氢能系统进行全面的精细化建模；其次，可再生能源出力具有强波动性、低抗扰性和弱支撑性，给微电网的稳定运行造成一定的威胁，为微电网系统的经济运行和优化调度带来了挑战。为解决以上问题，本文考虑了电转气设备和热电联产机组的热电气联供特性，对各能源设备进行了精细化建模，并引入碳交易机制建立了兼顾碳成本与运行成本的综合总成本最低为目标的电热气冷系统优化调度模型。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种促进可再生能源的消纳的综合能源系统，旨在提高可再生能源消纳水平，同时降低系统综合运行成本。
6.本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
7.一种促进可再生能源的消纳的综合能源系统，其特征在于：该综合能源系统的能源设备包括风电机组、光伏机组、热电联产机组、微型燃气轮机、电转气设备和电制冷机，上述能源设备布置在电网、天然气网以及电负荷、热负荷、气负荷之间；该综合能源系统的优化方法步骤为：
8.a、基于综合能源系统的初始碳排放分配额度、综合能源系统的实际碳排放量和碳排放量价格，利用综合能源系统的碳交易成本模型，获得综合能源系统的碳交易成本；
9.b、基于综合能源系统的能源设备的燃料成本和购电成本，利用综合能源系统的运行成本模型，获得综合能源系统的系统运行成本；
10.c、基于综合能源系统的碳交易成本和系统运行成本，构建综合能源系统的目标函数；
11.d、基于综合能源系统的目标函数，结合能源设备约束和能量平衡约束构成的约束条件，构建含电转气设备的综合能源系统低碳经济调度模型。
12.所述步骤a中的碳交易成本模型中包含初始碳排放分配额度、碳排放量价格与碳交易成本的映射关系，能够根据初始碳排放分配额度、实际碳排放量和碳排放量价格，获得碳交易成本；碳交易成本模型为：式中，c3为碳交易成本；ε为碳交易成本系数；为综合能源系统在t时刻的实际碳排放量；e
0,t
为综合能源系统在t时刻的碳排放分配额度。
13.所述实际碳排放量为：式中，为综合能源系统在t时刻的实际碳排放量；和皆为热电联产机组的排放系数，为热电联产机组上的设定值，单位为t/mwh；p
e,t
为热电联产机组在t时刻的定时功率；c
v1
为热电联产机组的最小输出功率，p
h,t
为热电联产机组在t时刻的定时热功率；为微型燃气轮机的排放系数，单位为t/mwh；p
mt,t
为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；c
cc,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量p
e2,t
时对应所需的二氧化碳量。
14.所述的碳排放分配额度为：e
0,t
＝a(p
e,t
p
mt,t
p
wind,t
p
pv,t
)，式中，e
0,t
为综合能源系统在t时刻的碳排放分配额度；a为电力单位碳排放因子的平均值，本文取区域电力边际排放因子和容量边际因子的加权平均值为0.798，p
wind,t
为风电机组在t时刻的输出功率；p
pv,t
为光伏机组在t时刻的输出功率。
15.所述步骤b中的综合能源系统的运行成本模型分别包括电转气设备的运行成本、带有电转气设备的热电联产机组的运行成本、微型燃气轮机的燃料成本、风电机组发电的削减成本、光伏机组发电的削减成本以及电制冷机的成本；
16.其中电转气设备的运行成本为：式中，c1为电转气设备的运行成本；c1为电转气设备的运行维护成本系数；p
e2,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量；d1为电转气设备所需二氧化碳量的成本系数[12,22]；c
cc,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量p
e2,t
时对应所需的二氧化碳量；
[0017]
带有电转气设备的热电联产机组的运行成本为：
[0018]
式中，c2为有电转气设备和碳捕集设备的热电联产机组的运行成本；a1、b1和e1为含有电转气设备的热电联产机组的运行成本系数；c
v1
为热电联产机组的最小输出功率；p
h,t
为热电联产机组在t时刻的定时热功率；p
e1,t
为电网在t时刻供电的电量；p
e2,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量；p
e,t
为热电联产机组在t时刻的定时功率；c1为电转气设备的运行维护成本系数；
[0019]
微型燃气轮机的燃料成本为：式中，c4为微型燃气轮机的燃料成
本，a3为微型燃气轮机的成本系数；p
mt,t
为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；
[0020]
风电机组发电的削减成本为：式中，c5为风电机组发电的削减成本，a4为风电机组发电的成本削减系数，p
cwind,t
为风电机组在t时刻的发电削减功率；
[0021]
光伏机组发电的削减成本为：式中，c6是光伏机组发电的削减成本；a5是光伏机组发电的成本削减系数；p
cpv,t
为光伏机组在t时刻的发电削减功率；
[0022]
电制冷机的成本为：式中，c7为电制冷机的成本；b6为操作维护成本系数；p
er,t
为电制冷机在t时刻的输出功率。
[0023]
所述步骤c中的综合能源系统的目标函数包含碳交易成本和系统运行成本与综合运行成本的映射关系，能够根据碳交易成本和系统运行成本，获得综合运行成本；该目标函数为：式中，c为含电转气设备的综合能源系统低碳经济调度模型的总成本；c2为有电转气设备和碳捕集设备的热电联产机组的运行成本；p
e1,t
为电网在t时刻供电的电量；p
e2,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量；c3为碳交易成本；为综合能源系统在t时刻的实际碳排放量；e
0,t
为综合能源系统在t时刻的碳排放分配额度；c4为微型燃气轮机的燃料成本；p
mt,t
为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；c5为风电机组发电的削减成本；p
cwind,t
为风电机组在t时刻的发电削减功率；c6是光伏机组发电的削减成本；p
cpv,t
为光伏机组在t时刻的发电削减功率；c7为电制冷机的成本；p
er,t
为电制冷机在t时刻的输出功率。
[0024]
所述步骤d中的约束条件包括电功率平衡约束、热功率不平衡约束、冷功率不平衡约束、燃气功率不平衡约束、微型燃气轮机约束、电制冷机约束、气源限制约束和电转气设备对热电联产机组的功率约束，
[0025]
其中电功率平衡约束为：p
wind,t
p
pv,t
p
e1,t
p
mt,t
＝p
pl,t
p
er,t
，式中，p
wind,t
为风电机组在t时刻的输出功率；p
pv,t
为光伏机组在t时刻的输出功率；p
e1,t
为电网在t时刻供电的电量；p
mt,t
为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；p
pl,t
为综合能源系统在t时刻的电力负荷需求；p
er,t
为电制冷机在t时刻的输出功率；
[0026]
热功率不平衡约束为：χ
1,min
p
hl,t
≤p
h,t
p
mth,t
≤χ
1,max
p
hl,t
，式中，p
hl,t
为综合能源系统在t时段的热负荷需求；p
h,t
为热电联产机组在t时刻的定时热功率；p
mth,t
为溴冷却器在t时刻的热功率；χ
1,min
和χ
1,max
为调节热网的下限和上限比例；
[0027]
冷功率不平衡约束为：χ
2,min
p
cl,t
≤p
erc,t
p
mtc,t
≤χ
2,max
p
cl,t
，式中，p
cl,t
为综合能源系统在t时段的冷负荷需求；p
erc,t
为电制冷机在t时刻的冷功率；p
mtc,t
为溴化锂制冷机在t时刻的冷功率；χ
2,min
和χ
2,max
为调节冷网的下限和上限比例；
[0028]
燃气功率不平衡约束为：p
gl,t
p
mts,t
≤p
gs,t
p
s,t
，式中，p
mts,t
是微型燃气轮机在t时刻消耗的输入功率；p
gs,t
为t时刻气网供气功率；p
s,t
为综合能源系统在t时刻电转气设备的产气量；p
gl,t
为综合能源系统在t时刻的气体负荷需求；
[0029]
微型燃气轮机约束为：式中，p
mt,t
为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；p
mt,t-1
为微型燃气轮机在t-1时刻的输出功率；p
mt,min
和p
mt,max
分别为微型燃气轮机的上、下功率极限；r
l,mt
和r
u,mt
分别为微型燃气轮机的上、下爬坡速率极限；
[0030]
电制冷机约束为：p
er,min
≤p
er,t
≤p
er,max
，式中，p
er,t
为电制冷机在t时刻的输出功率；p
er,min
和p
er,max
为电制冷机的最小功率和最大功率；
[0031]
气源限制约束为：p
s,min
≤p
s,t
≤p
s,max
，式中，p
s,t
为综合能源系统在t时刻电转气设备的产气量；p
s,min
和p
s,max
分别为气源的最小和最大燃气功率限制；
[0032]
电转气设备对热电联产机组的功率约束为：r1≤(p
e1,t
p
e2,t
)-(p
e1,t-1
p
e2,t-1
)≤ru，式中，p
e1,t
为电网在t时刻供电的电量、p
e1,t-1
为电网在t-1时刻供电的电量；p
e2,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量、p
e2,t-1
为电转气设备在t-1时刻所消耗的电量；r1和ru分别为含电转气设备的热电联产机组的上、下爬坡速率限值。
[0033]
所述步骤d中的所述能源设备的模型分别为：
[0034]
其中，热电联产机组电功率的模型为：p
e,t
＝p
e1,t
p
e2,t
，式中，p
e,t
为热电联产机组在t时刻的电功率；p
e1,t
为电网在t时刻供电的电量；p
e2,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量；
[0035]
电转气设备产生的气体功率与由热电联产机组消耗的功率之间的关系为：p
gs,t
＝αp
e2,t
，式中，p
gs,t
为电转气设备在t时刻产生的气体功率，α为电转气设备中电功率转化为气体功率的效率；
[0036]
电转气设备所需的二氧化碳量为：c
cc,t
＝βp
e2,t
，式中，c
cc,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量p
e2,t
时对应所需的二氧化碳量；β为计算二氧化碳量的系数，单位为t/mwh；
[0037]
热电联产机组的模型为：max{p
e,min-c
v1
p
h,t
,cm(p
h,t-p
h0
)}≤p
e,t
≤p
e,max-c
v2
p
h,t
，式中，p
e,t
为热电联产机组在t时刻的定时功率；p
e,min
、p
e,max
分别为热电联产机组的最小和最大功率；cv为热电联产机组的电热转换系数；c
v1
为热电联产机组的最小输出功率，c
v2
为热电联产机组的最大输出功率；cm为火电机组与热电联产机组电功率的线性斜率；p
h0
为电能最小的火电功率；p
h,t
为热电联产机组在t时刻的定时热功率；
[0038]
热电联产机组的二氧化碳排放量为：式中，为热电联产机组机组在t时刻的二氧化碳排放量；和皆为热电联产机组的排放系数，单位为t/mwh；
[0039]
电制冷机的模型为：p
erc,t
＝δp
er,t
，式中，p
erc,t
为电制冷机在t时刻的冷功率；δ为电制冷机的转换效率；p
er,t
为电制冷机在t时刻的输出功率；
[0040]
微型燃气轮机机组的模型为：式中，p
mt,t
为微型燃气轮机机组在t时刻的输出功率；p
mts,t
是微型燃气轮机机组在t时刻消耗的输入功率；η
mt
为转
换系数；p
mth,t
为溴冷却器在t时刻的热功率；p
mtc,t
为溴化锂制冷机在t时刻的冷功率；ηr是热损失系数、η
l
为溴化锂制冷机烟气余热回收率、ηh和ηc为溴化锂制冷机的加热和冷却系数。
[0041]
本发明相比现有技术有如下优点：
[0042]
本发明的综合能源系统基于电转气设备的两阶段运行机理，构建多能耦合的区域综合能源系统结构框架，然后对区域综合能源系统的风力发电功率、光伏发电功率和系统用户侧的电负荷、热负荷、冷负荷数据进行整合，同时获取综合能源系统的能源设备的燃料成本、购电成本和碳交易成本，构建含电转气设备的综合能源系统低碳经济调度模型；该综合能源系统采用电转气设备的热电联产对二氧化碳排放和可再生能源消纳产生影响，兼顾了电气综合能源系统的经济性与低碳性，提高了风力发电和光伏发电的消纳能力，有效降低了综合能源系统的运营成本。
[0043]
本发明的综合能源系统与传统常规模型相比，可促进多级能源高效利用，有效提高了可再生能源的消纳能力与系统运行经济性；通过分析含电转气设备的综合能源系统低碳经济调度模型的风电和光伏消纳能力以及运行成本，结果显示该含电转气设备的综合能源系统低碳经济调度模型能够提高系统可再生能源消纳水平和运行经济效益。
附图说明
[0044]
为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]
附图1为本发明的促进可再生能源的消纳的综合能源系统的优化方法的流程示意图；
[0046]
附图2为本发明的促进可再生能源的消纳的综合能源系统的模块示意图；
[0047]
附图3为本发明的促进可再生能源的消纳的综合能源系统的拓扑异构图。
具体实施方式
[0048]
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
[0049]
以下结合实例对本技术的具体实施方式进行详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0050]
图1为本技术实施例提供的一种促进可再生能源的消纳的综合能源系统的优化方法的流程示意图、图2本技术实施例提供的促进可再生能源的消纳的综合能源系统的模块示意图、图3为本技术实施例提供的促进可再生能源的消纳的综合能源系统的拓扑异构图。
[0051]
一种促进可再生能源的消纳的综合能源系统，该综合能源系统的能源设备包括风电机组、光伏机组、热电联产机组、微型燃气轮机、电转气设备和电制冷机，上述能源设备布置在电网、天然气网以及电负荷、热负荷、气负荷之间；
[0052]
其中，热电联产机组电功率的模型为：p
e,t
＝p
e1,t
p
e2,t
，式中，p
e,t
为热电联产机组在t时刻的电功率；p
e1,t
为电网在t时刻供电的电量；p
e2,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量；
[0053]
电转气设备产生的气体功率与由热电联产机组消耗的功率之间的关系为：p
gs,t
＝αp
e2,t
，式中，p
gs,t
为电转气设备在t时刻产生的气体功率，α为电转气设备中电功率转化为气
体功率的效率；
[0054]
电转气设备所需的二氧化碳量为：c
cc,t
＝βp
e2,t
，式中，c
cc,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量p
e2,t
时对应所需的二氧化碳量；β为计算二氧化碳量的系数，单位为t/mwh；
[0055]
热电联产机组的模型为：max{p
e,min-c
v1
p
h,t
,cm(p
h,t-p
h0
)}≤p
e,t
≤p
e,max-c
v2
p
h,t
，式中，p
e,t
为热电联产机组在t时刻的定时功率；p
e,min
、p
e,max
分别为热电联产机组的最小和最大功率；cv为热电联产机组的电热转换系数；c
v1
为热电联产机组的最小输出功率，c
v2
为热电联产机组的最大输出功率；cm为火电机组与热电联产机组电功率的线性斜率；p
h0
为电能最小的火电功率；p
h,t
为热电联产机组在t时刻的定时热功率；
[0056]
热电联产机组的二氧化碳排放量为：式中，为热电联产机组机组在t时刻的二氧化碳排放量；和皆为热电联产机组的排放系数，单位为t/mwh；
[0057]
电制冷机的模型为：p
erc,t
＝δp
er,t
，式中，p
erc,t
为电制冷机在t时刻的冷功率；δ为电制冷机的转换效率；p
er,t
为电制冷机在t时刻的输出功率；
[0058]
微型燃气轮机机组的模型为：式中，p
mt,t
为微型燃气轮机机组在t时刻的输出功率；p
mts,t
是微型燃气轮机机组在t时刻消耗的输入功率；η
mt
为转换系数；p
mth,t
为溴冷却器在t时刻的热功率；p
mtc,t
为溴化锂制冷机在t时刻的冷功率；ηr是热损失系数、η
l
为溴化锂制冷机烟气余热回收率、ηh和ηc为溴化锂制冷机的加热和冷却系数。
[0059]
如图1所示的流程图，一种促进可再生能源的消纳的综合能源系统的优化方法步骤为：
[0060]
a、基于综合能源系统的初始碳排放分配额度、综合能源系统的实际碳排放量和碳排放量价格，利用综合能源系统的碳交易成本模型，获得综合能源系统的碳交易成本；碳交易成本模型中包含初始碳排放分配额度、碳排放量价格与碳交易成本的映射关系，能够根据初始碳排放分配额度、实际碳排放量和碳排放量价格，获得碳交易成本；碳交易成本模型为：式中，c3为碳交易成本；ε为碳交易成本系数，基于碳市场的实时碳排放量价格确定，在算例分析中折算取30usd/mw；为综合能源系统在t时刻的实际碳排放量；e
0,t
为综合能源系统在t时刻的碳排放分配额度。实际碳排放量为：式中，和皆为热电联产机组的排放系数，为热电联产机组上的设定值，本技术采用的热电联产机组的排放系数皆为30t/mwh；p
e,t
为热电联产机组在t时刻的定时功率；c
v1
为热电联产机组的最小输出功率，p
h,t
为热电联产机组在t时刻的定时热功率；为微型燃气轮机的排放系数，取值为1.09t/mwh；p
mt,t
为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；c
cc,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量p
e2,t
时对应所需的二氧化碳量。碳排放分配额度为：e
0,t
＝a(p
e,t
p
mt,t
p
wind,t
p
pv,t
)，
式中，a为电力单位碳排放因子的平均值，本文取区域电力边际排放因子和容量边际因子的加权平均值为0.798，p
wind,t
为风电机组在t时刻的输出功率；p
pv,t
为光伏机组在t时刻的输出功率。
[0061]
b、基于综合能源系统的能源设备的燃料成本和购电成本，利用综合能源系统的运行成本模型，获得综合能源系统的系统运行成本；综合能源系统的运行成本模型分别包括电转气设备的运行成本、带有电转气设备的热电联产机组的运行成本、微型燃气轮机的燃料成本、风电机组发电的削减成本、光伏机组发电的削减成本以及电制冷机的成本；
[0062]
其中电转气设备的运行成本为：式中，c1为电转气设备的运行成本；c1为电转气设备的运行维护成本系数，取值22usd/mw；p
e2,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量；d1为电转气设备所需二氧化碳量的成本系数[12,22]；c
cc,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量p
e2,t
时对应所需的二氧化碳量；
[0063]
带有电转气设备的热电联产机组的运行成本为：
[0064]
式中，c2为有电转气设备和碳捕集设备的热电联产机组的运行成本；a1、b1和e1为含有电转气设备的热电联产机组的运行成本系数，分别取值为13.29usd/mw、0.004usd/mw、39usd/mw；c
v1
为热电联产机组的最小输出功率；p
h,t
为热电联产机组在t时刻的定时热功率；p
e1,t
为电网在t时刻供电的电量；p
e2,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量；p
e,t
为热电联产机组在t时刻的定时功率；c1为电转气设备的运行维护成本系数，取值22usd/mw；
[0065]
微型燃气轮机的燃料成本为：式中，c4为微型燃气轮机的燃料成本，a3为微型燃气轮机的成本系数，取值60usd/mw；p
mt,t
为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；
[0066]
风电机组发电的削减成本为：式中，c5为风电机组发电的削减成本，a4为风电机组发电的成本削减系数、取值120usd/mw，p
cwind,t
为风电机组在t时刻的发电削减功率；
[0067]
光伏机组发电的削减成本为：式中，c6是光伏机组发电的削减成本；a5是光伏机组发电的成本削减系数、取值120usd/mw；p
cpv,t
为光伏机组在t时刻的发电削减功率；
[0068]
电制冷机的成本为：式中，c7为电制冷机的成本；b6为操作维护成本系数，取值26usd/mw；p
er,t
为电制冷机在t时刻的输出功率。
[0069]
c、基于综合能源系统的碳交易成本和系统运行成本，构建综合能源系统的目标函数；综合能源系统的目标函数包含碳交易成本和系统运行成本与综合运行成本的映射关系，能够根据碳交易成本和系统运行成本，获得综合运行成本；该综合能源系统的目标函数
为：式中，c为含电转气设备的综合能源系统低碳经济调度模型的总成本；c2为有电转气设备和碳捕集设备的热电联产机组的运行成本；p
e1,t
为电网在t时刻供电的电量；p
e2,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量；c3为碳交易成本；为综合能源系统在t时刻的实际碳排放量；e
0,t
为综合能源系统在t时刻的碳排放分配额度；c4为微型燃气轮机的燃料成本；p
mt,t
为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；c5为风电机组发电的削减成本；p
cwind,t
为风电机组在t时刻的发电削减功率；c6是光伏机组发电的削减成本；p
cpv,t
为光伏机组在t时刻的发电削减功率；c7为电制冷机的成本；p
er,t
为电制冷机在t时刻的输出功率。
[0070]
d、基于综合能源系统的目标函数，结合能源设备约束和能量平衡约束构成的约束条件，构建含电转气设备的综合能源系统低碳经济调度模型；约束条件包括电功率平衡约束、热功率不平衡约束、冷功率不平衡约束、燃气功率不平衡约束、微型燃气轮机约束、电制冷机约束、气源限制约束和电转气设备对热电联产机组的功率约束，
[0071]
其中电功率平衡约束为：p
wind,t
p
pv,t
p
e1,t
p
mt,t
＝p
pl,t
p
er,t
，式中，p
wind,t
为风电机组在t时刻的输出功率；p
pv,t
为光伏机组在t时刻的输出功率；p
e1,t
为电网在t时刻供电的电量；p
mt,t
为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；p
pl,t
为综合能源系统在t时刻的电力负荷需求；p
er,t
为电制冷机在t时刻的输出功率；
[0072]
热功率不平衡约束为：χ
1,min
p
hl,t
≤p
h,t
p
mth,t
≤χ
1,max
p
hl,t
，式中，p
hl,t
为综合能源系统在t时段的热负荷需求；p
h,t
为热电联产机组在t时刻的定时热功率；p
mth,t
为溴冷却器在t时刻的热功率；χ
1,min
和χ
1,max
为调节热网的下限和上限比例；
[0073]
冷功率不平衡约束为：χ
2,min
p
cl,t
≤p
erc,t
p
mtc,t
≤χ
2,max
p
cl,t
，式中，p
cl,t
为综合能源系统在t时段的冷负荷需求；p
erc,t
为电制冷机在t时刻的冷功率；p
mtc,t
为溴化锂制冷机在t时刻的冷功率；χ
2,min
和χ
2,max
为调节冷网的下限和上限比例；
[0074]
燃气功率不平衡约束为：p
gl,t
p
mts,t
≤p
gs,t
p
s,t
，式中，p
mts,t
是微型燃气轮机在t时刻消耗的输入功率；p
gs,t
为t时刻气网供气功率；p
s,t
为综合能源系统在t时刻电转气设备的产气量；p
gl,t
为综合能源系统在t时刻的气体负荷需求；
[0075]
微型燃气轮机约束为：式中，p
mt,t
为微型燃气轮机在t时刻的输出功率；p
mt,t-1
为微型燃气轮机在t-1时刻的输出功率；p
mt,min
和p
mt,max
分别为微型燃气轮机的上、下功率极限；r
l,mt
和r
u,mt
分别为微型燃气轮机的上、下爬坡速率极限；
[0076]
电制冷机约束为：p
er,min
≤p
er,t
≤p
er,max
，式中，p
er,t
为电制冷机在t时刻的输出功率；p
er,min
和p
er,max
为电制冷机的最小功率和最大功率；
[0077]
气源限制约束为：p
s,min
≤p
s,t
≤p
s,max
，式中，p
s,t
为综合能源系统在t时刻电转气设备的产气量；p
s,min
和p
s,max
分别为气源的最小和最大燃气功率限制；
[0078]
电转气设备对热电联产机组的功率约束为：r1≤(p
e1,t
p
e2,t
)-(p
e1,t-1
p
e2,t-1
)≤ru，式中，p
e1,t
为电网在t时刻供电的电量、p
e1,t-1
为电网在t-1时刻供电的电量；p
e2,t
为电转气设备在t时刻所消耗的电量、p
e2,t-1
为电转气设备在t-1时刻所消耗的电量；r1和ru分别为含电转气设备的热电联产机组的上、下爬坡速率限值。
[0079]
另本技术提供了算例分析来验证该促进可再生能源的消纳的综合能源系统的有
效性。
[0080]
算例分析
[0081]
为了验证本技术提出的促进可再生能源的消纳的综合能源系统对提高可再生能源消纳水平的有效性，本文分析比较了在不包含电转气设备设备的综合能源系统运行模式下和包含电转气设备设备的综合能源系统运行模式下的风能利用率、光伏利用率和运行成本。
[0082]
表1不同模型的优化运行结果
[0083]
模型风能利用率光伏利用率运行成本(usd)不包含电转气设备67.5422％85.1422％47403.6659包含电转气设备92.3385％100％30245.9481
[0084]
由于热电联产机组存在最小出力，在高可再生能源出力时段，由于增加了电转气设备设备，可以对过量的风电和光伏电厂出力进行利用，储存为天然气以便之后在用电高峰期和可再生能源处理不足的情况下进行发电，使得风能和光伏的利率有了极大的提升，风能利用率从67.5422％提升到了92.3385％、光伏的利用率也从85.1422％提升到了100％，大大促进了区域的风电和光伏的可再生能源的消纳。同时根据表1中两种模式下的运行成本数据，模式1成本为47403.6659usd，模式2由于加装了电转气设备设备，增加了可再生能源的利用率，减少了热电联产机组机组购气和系统的购电，从而使成本降低到了30245.9481usd，有效降低系统的运行成本。
[0085]
以上结合具体实施方式和范例性实例对本技术进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本技术的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本技术精神和范围的情况下，可以对本技术技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本技术的范围内。本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。