含电转气技术的综合能源系统协同规划及运行策略
本文选题:能源互联网 切入点:热电联产 出处:《浙江大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:与其它一次能源相比,天然气具有效率高、清洁环保等优点。随着天然气开采技术的发展,天然气的成本有所下降,在发电行业的渗透率趋于提高。另一方面,电转气(Power to Gas,P2G)技术的出现,可将可再生能源的富余出力转化为甲烷,再注入到天然气网络进行运输或存储。因此,电力系统和天然气系统的耦合程度随之加深,构成了能量可以双向流动的闭环系统,只针对电力系统的规划方法已经不能满足能源互联网的规划和运行需求。在上述背景下,本文初步探讨和研究了相关课题,主要完成了以下几个方面的研究工作:1)提出了基于改进的Benders解耦的电一气混联能源系统的协同规划模型。首先,阐述了天然气系统的稳态模型,包括天然气管道气流、天然气管存、压缩机和储气设施的稳态模型。接着,在满足电—气混联能源系统安全、可靠和高效运行的前提下,构建了以经济角度出发的电—气混联能源系统的协同规划模型。并根据数学模型具有混合整数非线性的特征,采用Benders解耦算法对原问题进行分解优化。最后,以具有54节点的电力系统和19节点的天然气网络相互耦合的算例,说明了电—气混联能源系统的协同规划模型比传统的电力系统和天然气系统单独规划优化具有一定的经济效益。2)提出了基于能源中心(Energy Center)的电—气—热混联能源系统的协同规划及运行策略。首先,概述了能源中心框架及耦合矩阵的建模方法。根据系统实例,构建了包含热电联产(Combined Heat and Power,CHP)机组的能源中心建模单元,该能源中心还考虑了电负荷和热负荷的相互转换和影响。在此基础上,构建了由多个能源中心、电转气厂站、常规发电机组和可再生能源发电机组等经由能源网络互相连接而成的多能源中心网络潮流稳态模型。接着,构建基于能源中心的电—气—热混联能源系统的协同规划及运行模型,对输电线路、天然气管道、常规发电机组、CHP机组和燃气锅炉的选址定容问题进行优化。最后,搭建了 9节点能源中心的电—气—热混联能源测试系统,并运用该系统分情形、多场景验证了协同规划及运行模型的有效性,说明了CHP机组有利于提高电—气—热混联能源系统在规划运行时的经济性和可靠性,以及CHP机组的运用在天然气价格较低场景下,其节约成本的效益更加明显。3)提出了P2G技术在综合能源系统协同规划及运行中的经济性评估模型。首先,阐述了P2G技术的基本原理及其转换过程,并概述了P2G技术在电—气—热混联能源系统协同规划中的应用场景。接着在上一章提出的基于能源中心的电—气—热混联能源系统协同规划及运行模型的基础上,进一步探索并构建P2G技术在综合能源系统协同规划及运行中的经济效益评估模型。最后,通过算例说明了仅通过P2G厂站实现电力系统和天然气系统的耦合,在当前的技术、经济条件下难以取得经济收益。联合应用P2G厂站和CHP机组既有利于降低系统成本,也可以改善系统的可靠性。以及验证了 P2G技术可以有效消纳风电的富余出力,减少弃风现象的发生,取得显著的经济效益,尤其是在风电装机容量较大时经济效益更加突出。最后,对本文所做的研究进行了总结,并对该领域未来的研究做了展望。
[Abstract]:Compared with other primary energy, natural gas has the advantages of high efficiency, clean and environmental protection advantages. With the development of mining technology of natural gas, natural gas costs decline, in the power generation industry tends to improve the permeability. On the other hand, electric gas transfer (Power to Gas P2G) technology, can be renewable energy the surplus output is converted to methane, and then injected into the natural gas network for transport or storage. Therefore, the degree of coupling between the power system and gas system deepened, constitute a closed-loop system of two-way flow of energy, only for the power system planning method has been unable to meet the demand of energy planning and operation of the Internet in the background. Preliminary discussion and research, the topic of this paper, the main research work of the following aspects: 1) proposes a collaborative planning model of electro pneumatic Benders decoupling based on improved hybrid energy system First, this paper expounds the steady state model of natural gas system, including natural gas pipeline gas, natural gas storage, the steady-state model of compressor and air storage facilities. Then, to meet the electric - pneumatic hybrid energy system is safe, reliable and efficient operation of the premise, collaborative planning model of electro pneumatic in economic perspective the hybrid energy system. According to the characteristics and has a mixed integer nonlinear mathematical model, using Benders algorithm to optimize the original decoupling decomposition problem. Finally, the natural gas network in power system with 54 nodes and 19 nodes are mutually coupled examples, illustrates the electro pneumatic hybrid energy system collaborative planning model compared with the traditional power system and gas system optimization planning alone has economic benefits.2) is proposed based on the energy center (Energy Center) of the electric - gas - hot mix collaborative planning and Yunlian energy system The strategy. First, summarized the method of modeling the energy center frame and the coupling matrix. According to the system as an example, constructed the cogeneration (Combined Heat and Power, CHP) energy center modeling unit, the energy center also considers the mutual conversion of electrical and thermal load and influence. On this basis, the construction of by a number of energy center, electric gas station, multi energy center network trend of steady state model of the conventional generator and renewable energy power generation unit through energy network connected to each other together. Then, the construction of collaborative planning and operation model of hybrid energy system of electric - gas - thermal energy center based on the transmission line,, natural gas pipeline, the conventional generator, optimize CHP unit and gas boiler location problem. Finally, set up electric - gas - Thermal Energy Center 9 node hybrid energy test system, and using the System, multi scenario to verify the effectiveness of collaborative planning and operation model, the CHP unit is conducive to the improvement of electric - gas - Thermal hybrid energy system in the planning operation of the economy and reliability, and a CHP unit used in the low price of natural gas in the scene, the cost saving benefit more.3) P2G technology is presented in the integrated energy system collaborative economic planning and operation of the evaluation model. Firstly, expounds the basic principle of P2G technology and its transformation process, and summarizes the combination energy system collaborative application scenarios in the planning of mixed P2G technology in electric - gas - heat. Then put forward in the last chapter electric - gas - thermal energy center based on mixed foundation energy system collaborative planning and operation model, and further explore and build collaborative in the integrated energy system planning and operation of the economic evaluation model of P2G technology. Finally, The numerical example shows that the only station in power system and gas system coupled by P2G factory, in the current economic conditions, difficult to obtain economic benefits. The combined application of P2G station and CHP units is conducive to reducing the cost of the system, but also can improve the reliability of system. And the validation of the P2G technique can effectively output surplus in wind power, reduce the abandoned wind phenomenon, has achieved remarkable economic benefits, especially in wind power installed capacity of large economic benefits more prominent. At last, this paper studies are summarized, and the research areas for the future was prospected.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM715;TK01
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 ;2050年英国能源系统研究[J];华东电力;2013年04期
2 ;农村能源系统的概念[J];可再生能源;1993年04期
3 Nicholas Lenssen;Christopher Flavin;陈红薇;;向无碳能源系统的转变[J];AMBIO-人类环境杂志;1996年06期
4 李汉炎;能源及能源系统(上)[J];太阳能;1996年04期
5 钟史明,许红胜;我国中小城市能源系统构想[J];中国能源;1996年04期
6 李汉炎;能源及能源系统(下)[J];太阳能;1997年03期
7 许殳;厦门市能源系统浅议[J];福建能源开发与节约;1998年02期
8 卜灵;俄罗斯综合能源系统花费1500万美元解决千年虫问题[J];国外核新闻;1999年09期
9 ;能源系统比较评估中的主要问题概要[J];国际原子能机构通报;1999年01期
10 孙文秀,赵媛;能源系统可持续发展动力学分析[J];能源研究与利用;2004年01期
相关会议论文 前7条
1 王彦佳;郭宝雷;;区域背景下中国能源系统未来的方案设计[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(上册)[C];2002年
2 陈国伟;;生态型控规中的能源系统整合规划研究——以苏州独墅湖科教园区生态型控规为例[A];山地城镇可持续发展专家论坛论文集[C];2012年
3 张玉海;杨光;余大亮;;科学发展才是硬道理——金沙能源系统开发的科学发展观初探[A];学成于思 行成于思——2005年度毕节地区哲学社会科学理论研究课题集[C];2007年
4 田立新;傅瑛;;我国能源系统东西联动的投资发展模型[A];管理科学与系统科学研究新进展——第8届全国青年管理科学与系统科学学术会议论文集[C];2005年
5 力一峥;周丕璋;薛锡刚;陈立华;许建军;栾永平;郑万国;彭翰生;;强激光能源系统预电离实验[A];中国工程物理研究院科技年报(1999)[C];1999年
6 王文楷;彭疆;侯文杰;;浅谈飞艇能源及其管理技术[A];2011年中国浮空器大会论文集[C];2011年
7 ;煤炭在中国经济社会发展和能源系统中的地位[A];2005中国煤炭企业100强分析报告[C];2005年
相关重要报纸文章 前10条
1 本报记者 葛蕃;我市一季度煤炭产销创新高[N];榆林日报;2014年
2 赵佳怡;荷兰道路能源系统——从柏油路中获取能量[N];中国建材报;2006年
3 廷友 和平;氢氧能源系统生产基地落户大连[N];中国矿业报;2006年
4 赵佳怡;荷兰道路能源系统推广及应用[N];中国建材报;2009年
5 中兴通讯 刘小光;能效矩阵开启通信能源系统创新[N];通信产业报;2011年
6 苏南;能源系统要重点做好八项工作[N];中国能源报;2013年
7 商世评;现代企业如何发展定点式能源系统 [N];中国工业报;2005年
8 记者 焦静波;中航工业首个全能源系统投入使用[N];中国航空报;2012年
9 周潜之;能源系统为何成腐败高发区[N];新华每日电讯;2014年
10 王秀强;谨防能源系统假放权真寻租[N];21世纪经济报道;2014年
相关博士学位论文 前3条
1 徐宪东;电/气/热微型能源系统的建模、仿真与能量管理研究[D];天津大学;2014年
2 刘烨;不确定条件下的煤电一体化能源系统规划与管理研究[D];华北电力大学;2013年
3 陈聪;鲁棒优化方法用于能源系统管理与规划[D];华北电力大学;2014年
相关硕士学位论文 前10条
1 张远;一类能源系统的动力学分析[D];云南师范大学;2015年
2 孙川;微型综合能源系统日前调度模型研究[D];华南理工大学;2016年
3 王伟涛;基于环境约束的不确定性河南省能源系统规划研究[D];华北电力大学(北京);2016年
4 申晨;高功率固体激光装置能源系统可靠性建模与分析[D];电子科技大学;2016年
5 郑东昕;不确定性优化方法在福建省能源系统规划中的应用[D];华北电力大学(北京);2016年
6 黄国日;含电转气技术的综合能源系统协同规划及运行策略[D];浙江大学;2017年
7 董长娟;基于最优最劣模糊分析的能源系统规划[D];华北电力大学;2013年
8 吕宝华;不同能源系统发展模式下的碳排放情景模拟分析[D];天津大学;2013年
9 于景华;混沌时间序列分析下江苏—西部联动能源系统的研究[D];江苏大学;2003年
10 虞新兴;基于多Agent的模糊决策方法在能源系统中应用研究[D];华东理工大学;2011年
,本文编号:1590950
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/1590950.html