广西师范大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 41 ›› Issue (1): 48-57.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2022030306

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含风电-氢能-电转气的园区综合能源系统优化调度

粟世玮1,2*, 郝翊彤1, 宋玉娇3, 张磊1, 智李1, 郝翊帆4   

  1. 1.三峡大学电气与新能源学院, 湖北 宜昌 443002;
    2.梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学),湖北 宜昌 443002;
    3.国网河北省电力有限公司赵县供电分公司,河北 石家庄 051530;
    4.西安工程大学电子信息学院,陕西 西安 710048
  • 收稿日期:2022-03-03 修回日期:2022-03-28 出版日期:2023-01-25 发布日期:2023-03-07
  • 通讯作者: 粟世玮(1979—),女,广西桂林人,三峡大学副教授。E-mail:ssw@ctgu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(52007103);梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室开放基金(2019KJX08);清华大学重点实验室开放课题(SKLD17KM07)

Optimal Dispatch of Park Integrated Energy System Including Wind Power-Hydrogen Energy-P2G

SU Shiwei1,2*, HAO Yitong1, SONG Yujiao3, ZHANG Lei1, ZHI Li1, HAO Yifan4   

  1. 1. School of Electrical and New Energy, China Three Gorges University, Yichang Hubei 443002, China;
    2. Hubei Provincial Key Laboratory for Operation and Control of Cascaded Hydropower Station, China Three Gorges University, Yichang Hubei 443002, China;
    3. Zhaoxian Power Supply Branch of State Grid Hebei Electric Power Co., Ltd., Shijiazhuang Hebei 051530, China;
    4.School of Electronics and Information, Xi’an Polytechnic University, Xi’an Shaanxi 710048, China
  • Received:2022-03-03 Revised:2022-03-28 Online:2023-01-25 Published:2023-03-07

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摘要： 由风力发电与电转气相结合的综合能源系统是实现能源高效利用的有效途径,具有巨大发展潜力,其合理规划调度是一个亟待解决的关键问题。本文将电转气运行过程细化为电制氢气和氢气甲烷化两阶段,在电解水制氢阶段结合氢能需求这一未来发展趋势,将不稳定的风电转化为氢气,供给氢负荷;其次以运行成本和碳排放成本之和最小为目标,建立含风电-氢能-电转气(power to gas,P2G)的园区综合能源系统经济优化调度模型,算例仿真表明,相比包含传统电转气的系统,所建模型可实现能量高效利用,提高综合能源系统的经济性和低碳性,总成本降低16.61%;最后引入权重系数,对系统进行灵敏度分析,得出其合理区间范围,以供参考。

关键词: 园区, 综合能源系统, 氢气, 电转气, 低碳, 优化调度

Abstract: The integrated energy system combining wind power generation and electricity to gas is an effective way to realize energy efficient utilization and has great development potential. How to rationally plan and dispatch the integrated energy systemis a key problem to be solved urgently. In this paper, the operation process of electricity to gas is divided into two stages:electric hydrogen production and hydrogen methanation. Firstly, in the stage of water electrolysis hydrogen production, combining with the future development trend of hydrogen energy demand, unstable wind power is converted into hydrogen to supply hydrogen load.Secondly, with the goal of minimizing the sum of operation cost and carbon emission cost, an economic optimal dispatching model of the park comprehensive energy system including wind power-hydrogen energy-electric power to gas (P2G) is established. Simulations showthat compared with the traditional electric power to gas contained in the system, the model proposed can realize energy efficient utilization, improve the economic benefit of integrated energy system and low carbon, and the total cost is reduced by 16.61%. Finally, the weight coefficient is introduced to analyze the sensitivity of the system, and the reasonable range is obtained for reference.

Key words: park, integrated energy system, hydrogen, P2G, low-carbon, optimal dispatch

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