[发明专利]电热气综合能源系统及协同优化运行控制的方法

说明书

本发明涉及综合能源优化控制技术，具体涉及电热气综合能源系统及协同优化运行控制的方法。所述综合能源系统包括：电网、热力管网、天然气管网、可再生能源系统，燃气热电厂，碳捕集电厂；所述可再生能源系统包括风电、光伏和电池储能；所述燃气热电厂包括：热电联产机组CHP、电转气设备P2G、燃气锅炉GB、热储能；所述碳捕集电厂包括：火电机组、碳捕集和封存设备；所述风电或光伏分别向电网和电池储能输电；本发明各综合能源主体的协同更有助于IES实现盈利，当形成RCG系统协同运行时，系统收益相较于独立运行有所提高；而当参与子系统未达到个体理性时，通过Shapley值法对子系统收益进行分配可以提高子系统的积极性。

技术领域：

本发明涉及综合能源优化控制技术，具体涉及电热气综合能源系统及协同优化运行控制的方法。

背景技术：

综合能源系统，英文为：Integrated energy system，简称：IES，相比于传统多种能源系统的独立运行，IES能实现多种能源间的优势互补，能流互济，在提高配电网能源利用率、改善系统运行灵活性以及减少环境污染等方面发挥了显著作用。

在现有技术当中，综合能源系统各子系统处于非协同模式，电能系统直接以上网电价向电网售电，而电转气装置、碳捕集电厂则以工业电价向电网购电进行天然气生产与CO₂捕集。

目前，针对综合能源系统优化运行问题，已有诸多研究成果，大多数研究着重考虑了IES的运行经济性，忽略了IES在实现碳减排方面的巨大潜力，碳捕集电厂作为风电的理想配合电源，为IES的低碳经济运行提供了重要途径。

随着电力交易体系与交易模式日趋完善，独立考虑系统内部各子系统的收益与成本同样重要。此类问题的关键在于保证系统内部各子系统的利益分配公平合理，而博弈论为该类交互决策问题提供了参考，主要分为非合作博弈与合作博弈。非合作博弈讨论纳什均衡点的存在情况，重点关注多主体间的竞争现象。与非合作博弈不同的是，合作博弈注重集体利益的提升与合作剩余的公平合理分配问题。

通过上述分析可知，未来能源系统将迎来多种转型与变革，尤其是各种低碳与清洁技术的应用，各种转型与变革并非孤立存在，而是相辅相成，协同发展。因此有必要综合考虑IES低碳经济运行机制、运用电转气设备P2G促进风电消纳以及利用合作博弈理论提升IES收益三者协同运行对IES调度的影响。

发明内容：

本发明针对含有碳捕集电厂、电转气设备、燃气锅炉GB、可再生能源、电池储能等设备的综合能源系统，提出了一种基于合作博弈的电热气综合能源系统及协同优化运行控制的方法。

所述综合能源系统包括：电网、热力管网、天然气管网、可再生能源系统，燃气热电厂，碳捕集电厂；

所述可再生能源系统包括风电、光伏和电池储能；

所述燃气热电厂包括：热电联产机组CHP、电转气设备P2G、燃气锅炉GB、热储能；

所述碳捕集电厂包括：火电机组、碳捕集和封存设备；

所述风电或光伏分别向电网和电池储能输电；

所述热电联产机组CHP分别向电网、热力管网和热储能输电；所述电转气设备P2G从电网输入电能，以碳捕集和封存设备中的二氧化碳为气源，产生的天然气向热电联产机组CHP、燃气锅炉GB、天然气管网分别输气；所述的燃气锅炉GB的气源为天然气管网，热力输出到热力管网或热储能；所述热储能的热源是热电联产机组CHP或燃气锅炉GB，热储能的热力输出到热力管网；

所述火电机组的电能向电网输送，所述火电机组的二氧化碳供给碳捕集和封存设备；所述碳捕集和封存设备从电网输入能源，对二氧化碳进行捕集和存储，供给到电转气设备P2G。