電—氣互聯(lián)綜合能源系統(tǒng)多時間尺度動態(tài)優(yōu)化調(diào)度

梅建春, 衛(wèi)志農(nóng), 張　勇, 馬洲俊, 孫國強, 臧海祥

(1. 河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院, 江蘇省南京市 210098; 2. 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京供電公司, 江蘇省南京市 210019)

0　引言

21世紀(jì)以來,能源消耗和全球環(huán)境問題日益突出,許多國家都在尋求能源行業(yè)的轉(zhuǎn)變和突破[1-2]。電力行業(yè)作為能源消耗的主要部門之一,調(diào)整能源結(jié)構(gòu),實現(xiàn)低碳環(huán)保運行尤為重要。相比于傳統(tǒng)火電,天然氣發(fā)電更為清潔、高效。從2012年至2040年,中國燃?xì)獍l(fā)電比例預(yù)計將從2%增長至12%[3]。截至2016年年底,中國燃?xì)廨啓C裝機容量達(dá)到了70 080 MW,占全國總裝機容量的4.3%[4]。另一方面,燃?xì)廨啓C組快速的響應(yīng)特性可用于平抑間歇性新能源的波動,從而有效支撐大規(guī)模間歇性新能源的并網(wǎng)與消納[5]。因而在電力系統(tǒng)與天然氣系統(tǒng)耦合逐步加深的趨勢下,電—氣互聯(lián)綜合能源系統(tǒng)(integrated power and gas energy systems,IPGES)有望促進(jìn)低碳可持續(xù)能源系統(tǒng)的構(gòu)建。

值得注意的是,天然氣系統(tǒng)可通過管存(line-pack)及儲氣設(shè)施大規(guī)模存儲天然氣,為電力系統(tǒng)運行調(diào)度提供備用。為保證IPGES的高效經(jīng)濟運行,一方面考慮到天然氣存儲的時空相關(guān)特性,需研究電力系統(tǒng)與天然氣系統(tǒng)之間的多斷面協(xié)調(diào)優(yōu)化;另一方面,在不同的運行時間尺度上(例如日前調(diào)度與日內(nèi)調(diào)度),由于凈負(fù)荷預(yù)測精度的差異,IPGES對天然氣存儲量的需求也截然不同,因而有必要研究多時間尺度下的IPGES運行調(diào)度。

目前,國內(nèi)外學(xué)者針對IPGES運行調(diào)度開展了相關(guān)研究。文獻(xiàn)[6-7]研究了IPGES的穩(wěn)態(tài)能量流。文獻(xiàn)[8]采用分布式協(xié)同優(yōu)化方法對電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)進(jìn)行分布自治決策。……