[发明专利]一种基于P2G技术的提高风电最大并网容量的方法

说明书

本发明提供一种基于P2G技术的提高风电最大并网容量的方法。针对电网预期无法接纳的风电功率，通过P2G装置，将电能转化为化学能，以天然气形式接入天然气网络中，替代部分或全部气井出力供给天然气负荷，借助气源及气网的调节能力，实现天然气网络与电网的协同运行，提高电网对风电的接纳水平。以混联系统风电并网容量为优化目标，考虑P2G装置耦合的电网和气网的运行约束，建立混联系统的概率优化潮流模型。引入试验风速，将概率优化模型转换成确定性模型进行求解。本发明的有益效果能够克服风电并网容量受限的问题，利用P2G装置将电网与天然气网耦合，提高电网对风电接纳水平。

技术领域

本发明属于电力系统规划领域，涉及电力系统对可再生能源最大并网容量的提升方法，特别涉及通过电力系统与天然气网络协调运行提高电力系统风电最大并网容量的方法。

背景技术

随着化石能源的不断枯竭以及环境问题的不断加剧，以风电为代表的可再生能源的利用率不断提高，在各个国家的推动下，风力发电商业化程度不断提高，技术逐渐成熟，得到了迅速发展。目前，我国风电总装机容量已经居于世界第一位，风电并网规模的不断加大，一定程度上缓解了我国能源紧张问题。然而，由于风力发电机组运行时，存在较为明显的随机性和波动性，当风电并网容量提高时，其频繁波动和变化将影响电网的安全稳定及电能质量。因此，风电的最大并网容量体现了电力系统的稳定性和维持电能质量的能力。

在传统的电网运行分析中，风电的最大并网容量主要受到风电场接入点负载能力大小、风电机组类型、无功补偿状况、系统中常规机组的调节能力大小以及地区负荷特性的影响，因此，为了提高风电并网容量，可通过以下几种方式：1)在风电场中选择使用具有电压调节能力的变速恒频风电机组，降低对电网无功的影响，从而提高风电的并网容量；2)安装动态无功补偿装置，提高系统的电能质量和稳定性，进而提高系统接纳风电的容量；3)由于负载能力强的节点电压对功率变化敏感度较小，因此选择负载能力强的节点接入风电场，能减少风电功率扰动对电压带来的影响，从而提高系统对风电的接纳能力；4)增加系统中常规机组的旋转备用容量，提升系统对电压和频率的调节能力，也能有效地提高风电并网容量；5)进行合理的负荷侧调控，减少负荷波动，也是提高风电并网容量的一种方式。

在能源互联网研究的大背景下，采用多种网络互联进行协调运行，是提高风电并网容量的新方向。P2G(Power to Gas,电转气)技术的出现，为电能向天然气的转化提供了方法，基于此可将电网与天然气网混联，利用天然气井的调节能力及天然气网的存储能力实现风电最大并网容量的提高。现有的方法仅在电网角度进行风电并网容量的分析，均未考虑通过将电网与天然气网混联的方式提高风电并网容量。

发明内容

本发明目的是提供一种合理有效的提高风电最大并网容量的方法。通过P2G技术实现电网与天然气网的混联，并利用天然气网络及天然气气源的调节能力提高混联系统的风电接纳水平。本发明中引入试验风速的概念，将风速的概率模型转化为确定性模型求解，为电力系统规划过程提供决策依据，也为调度运行提供参考。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于P2G技术的提高风电最大并网容量的方法，包括以下步骤：

第一步，针对含风电及P2G装置的电网，建立稳态数学模型

针对电网，所述的稳态数学模型即为电网各节点的功率平衡方程。对于含风电及P2G装置的电网，其电网节点可以分为4类，具体如下：

1)无风电场并网且不含P2G装置的电网节点；

2)含风电场并网且不含P2G装置的电网节点；

3)无风电场并网且含P2G装置的电网节点；

4)含风电场并网且含P2G装置的电网节点。

针对上述4类电网节点，分别建立电网稳态数学模型。