含电转气的电力系统多阶段优化调度方法研究

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为尽快实现“碳达峰、碳中和”的双碳目标,一方面以科学手段加强不同形式能源之间的耦合联系,通过调度能量转化的形式达到其目的;另一方面利用可再生清洁能源代替传统化石能源也是实现双碳目标的重要途径之一。基于此,文中以电力—燃气耦合系统为研究对象,对其优化调度问题展开了深入研究,主要研究内容如下:(1)提出了量子离散差分进化方法,并设计了双层求解方法优化求解含风电电力系统机组组合问题,外层采用量子离散差分进化法优化传统火电机组的启停状态,内层采用二次规划法优化求解负荷分配的经济调度问题,以提高算法的求解精度。通过算例仿真实验,验证了量子离散差分进化法求解机组组合问题的有效性。为解决风电并网时的不确定性对电网调度的影响,在电力系统日前机组组合计划中计及风电出力的不确定性,通过系统旋转备用将风电出力的预测误差纳入机组组合的数学模型中,情景仿真得出在电力系统日前机组组合阶段中考虑风电出力的波动性和预测误差,可以提高电力系统供电可靠性。(2)建立了一种电力—燃气耦合系统的综合能源调度单元模型,在保证清洁能源全部并网消纳的同时,捕集煤电机组烟尘中的二氧化碳,利用电转气(Power to Gas,P2G)设备,与电解水生成的氢气产生化学反应合成甲烷气体,注入燃气储存装置,燃气系统又可以通过燃气轮机向电网输送电能。通过仿真分析得出电力—燃气耦合的综合能源调度不仅可以减少二氧化碳的排放,还可以有效提高电力调度的灵活性。(3)设计了一种阶段性优化调度方法:首先将风-光-传统负荷归一视为广义负荷,在日前24h调度中利用量子离散差分进化算法求解火电机组组合问题,初步确定机组出力计划。接着采用燃气轮机和电转气设备以提高电力系统调度的灵活性,实现可再生能源的完全消纳,根据日前24h调度计划、日内1h负荷预测、火电机组出力与负荷之间的偏差以及储气管道压力,设计多变量模糊控制策略确定燃气轮机和P2G设备的出力,以修正前一阶段调度计划的偏差。
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