随着天然气网络与电网的耦合不断深入,形成了气电综合能源系统。气电综合能源系统具有实现天然气网络与电网经济运行、低碳环保的潜力。针对气电综合能源系统运行优化中未充分考虑风电不确定性的影响、未充分利用可调度资源的现状,本文首先建立了气电综合能源系统的区间优化调度框架,并提出了基于该框架的模型求解方法。进一步基于该框架,分别研究了考虑G2P(Gas to power)的单向耦合气电综合能源系统日前区间调度策略和基于P2G(Power to gas)的考虑气电双向耦合的综合能源系统日前区间调度策略。论文具体完成了以下工作:第一,提出了一种气电综合能源系统区间优化调度框架。首先,给出了气电综合能源系统运行调度的通用模型。接而对该通用模型进行细化设计,以区间数的形式表示风电出力的不确定性,提出了一种气电综合能源系统区间优化调度框架。然后,提出了一种基于该框架的区间优化模型通用求解方法;在此方法中,采用区间可能度和区间序关系的方法,将模型中的不确定性优化问题转变为确定性优化问题;同时为避免机组启停变量导致组合爆炸的问题,提出了一种启停变量重整法,加快模型求解速度;另外,引入了Jaya算法,对转化后的模型进行求解,并介绍了该算法的具体求解流程。第二,基于气电综合能源系统的区间优化调度框架,研究了基于G2P的气电综合能源系统日前区间优化调度策略。在考虑风电不确定性的前提下,重点研究G2P、抽水蓄能、需求响应三者协同优化对气电单向耦合的综合能源系统影响。以最小化系统运行成本和气体排放费用为目标,建立了气电综合能源系统日前区间调度模型,具体包括:含燃气机组的电网模型、天然气网络模型、抽水蓄能电站模型、需求响应模型等。采用所提出的区间优化模型通用求解方法来进行求解。通过仿真说明,区间优化能够有效应对风电不确定性;同时与传统的气网、电网独立运行相比,所提策略能够有效减少系统的运行成本与气体排放。第三,以气电综合能源系统区间优化调度框架为基础,研究了考虑气电双向转换的综合能源系统日前区间优化调度策略。建立了P2G模型,将P2G模型加入到气电综合能源系统中。在考虑风电不确定性的前提下,将P2G、G2P、抽水蓄能、需求响应四种重要的资源与技术作为运行调度的关键因素,综合优化系统的运行成本与气体排放。采用所提出的区间优化模型通用求解方法来进行求解。仿真结果表明,与基于G2P、抽水蓄能、需求响应的气电单向耦合综合能源系统相比,所提出的策略对优化系统运行与排放更具有效性。
