[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于P2G技术的提高风电最大并网容量的方法，其特征在于以下步骤：第一步，针对含风电及P2G装置的电网，建立电网稳态数学模型对于含风电场及P2G装置的电网，根据四种不同的电网节点，分别建立其对应的电网稳态数学模型，所述的电网稳态数学模型即为电网各节点的功率平衡方程；所述的电网节点包括无风电场并网且不含P2G装置的电网节点、含风电场并网且不含P2G装置的电网节点、无风电场并网且含P2G装置的电网节点、含风电场并网且含P2G装置的电网节点；第二步，针对含P2G装置的天然气网络，建立天然气网稳态数学模型对于接入P2G装置的天然气网络，根据两种不同的气网节点，分别建立其对应的气网稳态数学模型，所述的稳态数学模型即为网络各节点的天然气流量平衡方程；所述的气网节点包括不含P2G装置的气网节点、含P2G装置的气网节点；在接入P2G装置的天然气网络中，根据两种不同的天然气输送管道，分别建立其对应的气网管道流量计算公式；所述的天然气输送管道包括不含加压站的管道、含加压站的管道；第三步，建立电网气网混联系统的风电最大并网容量优化模型在第一步得到电网稳态数学模型和第二步得到天然气网稳态数学模型的基础上，将电网节点和气网节点通过P2G装置进行连接，建立如公式(11)所示的含有风电出力不确定性的电网气网混联系统的风电并网容量优化模型；其中，N为风机并网台数，N_e为电网节点总数，N_G为气网节点总数，P_r为每台风机额定功率；P_G和Q_G分别为有功源和无功源发出的有功功率和无功功率；P_farm和Q_farm为风电场并网的有功功率和无功功率，为随机变量；P_P2G为P2G装置消耗的有功功率；P_L和Q_L分别为有功负荷和无功负荷；U为节点电压幅值，θ为节点电压相角；F_S为天然气井向节点注入的天然气流量；F_L为节点气负荷对应的天然气流量；F为气网管道中的天然气流量；F_P2G为P2G装置注入的天然气流量；p为管道两端点节点处的气压；上述各变量对应下标i、j、x、y分别表示电网节点i、j和气网节点x、y；和分别为电网节点i有功源输出功率上下限，和分别为电网节点i无功源输出功率上下限；和分别为电网节点i电压上下限；PF_ij和PF_ji为电网节点i与节点j之间线路的有功潮流，为电网节点i与节点j之间线路的有功潮流上限；和分别为气网节点x气井供出流量上下限；和分别为气网节点x气压上下限；和分别为气网节点x与节点y之间管道气流量上下限；β_max和β_min分别为气网中加压站的升压比上下限；公式(11)中，若电网节点i不是风电并网节点，则P_farmi和Q_farmi为0，否则为随机变量；若电网节点i未连接P2G装置，则P_P2Gi为0；若气网节点x未连接P2G装置，则为0；除上述情况外，和均为大于0的可调节变量；第四步，针对风电场出力的不确定性，引入试验风速，以试验风速对应的风机有功功率作为单台风机输出的有功功率，将第三步中含有风电出力不确定性的电网气网混联系统的风电并网容量优化模型转化为如公式(23)所示的确定性模型；其中，为试验风速下，风电场并网的有功功率和无功功率；为风机的功率因数；第五步，根据公式(23)，采用原对偶内点法优化求解电网气网混联系统最大并网容量。