本文選題：能源互聯(lián)網(wǎng)　切入點(diǎn)：熱電聯(lián)產(chǎn)　出處：《浙江大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：與其它一次能源相比,天然氣具有效率高、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。隨著天然氣開采技術(shù)的發(fā)展,天然氣的成本有所下降,在發(fā)電行業(yè)的滲透率趨于提高。另一方面,電轉(zhuǎn)氣(Power to Gas,P2G)技術(shù)的出現(xiàn),可將可再生能源的富余出力轉(zhuǎn)化為甲烷,再注入到天然氣網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)輸或存儲(chǔ)。因此,電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)的耦合程度隨之加深,構(gòu)成了能量可以雙向流動(dòng)的閉環(huán)系統(tǒng),只針對(duì)電力系統(tǒng)的規(guī)劃方法已經(jīng)不能滿足能源互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行需求。在上述背景下,本文初步探討和研究了相關(guān)課題,主要完成了以下幾個(gè)方面的研究工作:1)提出了基于改進(jìn)的Benders解耦的電一氣混聯(lián)能源系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃模型。首先,闡述了天然氣系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型,包括天然氣管道氣流、天然氣管存、壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣設(shè)施的穩(wěn)態(tài)模型。接著,在滿足電—?dú)饣炻?lián)能源系統(tǒng)安全、可靠和高效運(yùn)行的前提下,構(gòu)建了以經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)的電—?dú)饣炻?lián)能源系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃模型。并根據(jù)數(shù)學(xué)模型具有混合整數(shù)非線性的特征,采用Benders解耦算法對(duì)原問題進(jìn)行分解優(yōu)化。最后,以具有54節(jié)點(diǎn)的電力系統(tǒng)和19節(jié)點(diǎn)的天然氣網(wǎng)絡(luò)相互耦合的算例,說明了電—?dú)饣炻?lián)能源系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃模型比傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)單獨(dú)規(guī)劃優(yōu)化具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。2)提出了基于能源中心(Energy Center)的電—?dú)狻獰峄炻?lián)能源系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃及運(yùn)行策略。首先,概述了能源中心框架及耦合矩陣的建模方法。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)例,構(gòu)建了包含熱電聯(lián)產(chǎn)(Combined Heat and Power,CHP)機(jī)組的能源中心建模單元,該能源中心還考慮了電負(fù)荷和熱負(fù)荷的相互轉(zhuǎn)換和影響。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了由多個(gè)能源中心、電轉(zhuǎn)氣廠站、常規(guī)發(fā)電機(jī)組和可再生能源發(fā)電機(jī)組等經(jīng)由能源網(wǎng)絡(luò)互相連接而成的多能源中心網(wǎng)絡(luò)潮流穩(wěn)態(tài)模型。接著,構(gòu)建基于能源中心的電—?dú)狻獰峄炻?lián)能源系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃及運(yùn)行模型,對(duì)輸電線路、天然氣管道、常規(guī)發(fā)電機(jī)組、CHP機(jī)組和燃?xì)忮仩t的選址定容問題進(jìn)行優(yōu)化。最后,搭建了 9節(jié)點(diǎn)能源中心的電—?dú)狻獰峄炻?lián)能源測試系統(tǒng),并運(yùn)用該系統(tǒng)分情形、多場景驗(yàn)證了協(xié)同規(guī)劃及運(yùn)行模型的有效性,說明了CHP機(jī)組有利于提高電—?dú)狻獰峄炻?lián)能源系統(tǒng)在規(guī)劃運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性,以及CHP機(jī)組的運(yùn)用在天然氣價(jià)格較低場景下,其節(jié)約成本的效益更加明顯。3)提出了P2G技術(shù)在綜合能源系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃及運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估模型。首先,闡述了P2G技術(shù)的基本原理及其轉(zhuǎn)換過程,并概述了P2G技術(shù)在電—?dú)狻獰峄炻?lián)能源系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃中的應(yīng)用場景。接著在上一章提出的基于能源中心的電—?dú)狻獰峄炻?lián)能源系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃及運(yùn)行模型的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探索并構(gòu)建P2G技術(shù)在綜合能源系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃及運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估模型。最后,通過算例說明了僅通過P2G廠站實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)的耦合,在當(dāng)前的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件下難以取得經(jīng)濟(jì)收益。聯(lián)合應(yīng)用P2G廠站和CHP機(jī)組既有利于降低系統(tǒng)成本,也可以改善系統(tǒng)的可靠性。以及驗(yàn)證了 P2G技術(shù)可以有效消納風(fēng)電的富余出力,減少棄風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生,取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益,尤其是在風(fēng)電裝機(jī)容量較大時(shí)經(jīng)濟(jì)效益更加突出。最后,對(duì)本文所做的研究進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)該領(lǐng)域未來的研究做了展望。
[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.

【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM715;TK01

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本文編號(hào)：1590950