【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于综合能源系统规划优化，具体涉及计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法。
技术介绍
1、风机(wind turbine,wt)和光伏(photovoltaic,pv)等可再生能源发电设备在能源系统的高比例接入已成为实现碳中和的关键解决方案。为了促进可再生能源消纳、提高能源利用效率，综合能源系统(integrated energy system,ies)作为一种新型能源利用模式被提出，它可以将电、气、冷、热等多种能源形式耦合起来，进行能源梯级利用。其中，冷热电联供(combined cooling,heating and power,cchp)系统作为一种常见的用户侧分布式ies因其灵活的应用规模和供能方式等优势被广泛研究并推广。城市作为能源消耗的主战场，也是可再生能源大规模发展的前沿阵地。然而，在城市级ies的发展进程中，随着可再生能源在终端能源消费中比重的不断增大以及分布式可再生能源的快速普及，确保安全、经济的能源供应已成为研究重点。
2、从城市能源系统可靠运行角度，采用环状的电力网络、天然气网络可实现高、中、低压的多级能源输送和分配，通过多区域cchp系统的耦合互联，保证能源互补、可靠供应，其中天然气高压环网还可用于储存天然气，并在一天或一周内进行调峰填谷。然而，可再生能源的高比例接入给能源系统的可靠、经济运行带来了巨大的压力。为此，电储能(electrical energy storage,ees)和电转气(power-to-gas,p2g)已成为可再生能源可靠消纳的关键技术。其中，容量
3、近年来，研究人员对bt、aacaes、p2g在ies中的运行进行了仿真和优化。然而，现有文献均没有研究在电力系统或者ies等具体网络级场景中以更高的容量水平进行aacaes的大规模应用。同时，部分aacaes模型仅描述了电能充放与储能量变化的过程，无法刻画能量在压缩机、储热罐等不同设备间的传递与损失过程，而另一部分模型对动态过程的描述过于复杂，计算复杂度显著增加。因此，为应对大规模应用需求，有必要在建模的准确度和复杂度之间进行权衡并建立适用于优化的aacaes稳态模型。此外，尚未有文献针对不同可再生能源消纳技术耦合于实际能源系统背景下的经济性与能效性进行对比，不同ees之间、ees与p2g之间、长短时储能场景之间的分析不够深入。
4、在ees的利用模式方面，针对城市电气环形能源网络结构，相比分布式储能，常采用建造于城市燃气门站和配电站的集中式储能模式以实现分布式可再生能源的高效、经济、可靠消纳，但由于城市燃气门站和配电站一般独立运行，运行效率低。城市燃气门站中，透平膨胀机(turbo-expander,te)回收降压能所产生的电能、用于降压补热的热电联产(combined heating and power,chp)机组产生的电能在其独立运行时被直接浪费。城市配电站中，分布式可再生能源仅可存储在ees中，其通过p2g转换成天然气并实现长时存储的潜力尚未挖掘。因此，如何基于电气耦合能源站对降压能、燃气补热能、分布式可再生能源等多种能源进行梯级利用，并进一步构建城市级电气协调枢纽、开展此类新型能源站的规划优化对推动城市级ies中可再生能源高效消纳、可靠运行、经济调度至关重要。目前，针对ies的规划集中于单一cchp系统内设备、管道-设备联合规划优化等研究，存在以下局限性：一方面，基于用户侧分布式cchp系统安装的储能均为分布式储能，仅基于各自利益进行规划运行，缺乏可调资源互动，城市整体的投资和运行成本较高；另一方面，从城市级ies角度，适用的aacaes稳态模型以及其与bt、p2g+气储能在长短时储能运行场景下运行特性的对比尚未得到深入挖掘。
5、综上，有必要从以城市燃气门站与配电站耦合为核心的能源站建设、aacaes精细化建模、不同储能方式多场景经济技术对比等角度针对传统ies规划优化模型进行完善。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，解决了现有技术中的问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，包括以下步骤：
4、构建城市级电气协调枢纽多能梯级利用框架、多能设备模型以及先进绝热压缩空气储能精细化模型；
5、搭建区域内冷热电联供、区域间电气环网耦合的城市级电气协同互联系统模型；
6、对城市级电气协调枢纽多能梯级利用框架、多能设备模型、先进绝热压缩空气储能精细化模型以及城市级电气协同互联系统模型中的非线性项进行线性化降维；
7、基于降维后的城市级电气协调枢纽多能梯级利用框架、多能设备模型、先进绝热压缩空气储能精细化模型以及城市级电气协同互联系统模型，搭建计及先进绝热压缩空气储能的城市级电气协调枢纽规划优化模型。
8、一种计算机存储介质，存储有可读程序，当程序运行时，能够执行上述规划优化方法。
9、本专利技术的有益效果：
10、1、本专利技术建立一种计及先进绝热压缩空气储能的城市级电气协调枢纽规划优化方法，类比于城市燃气门站与配电站，提出了一种用于城市级能源联供输本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，其特征在于，所述城市级电气协调枢纽多能梯级利用框架，以城市燃气门站和配电站耦合为核心，城市燃气门站与配电站将上级输气网与输电网的高压天然气与高压电降压，以供城市级高压配气环网与配电环网输配天然气与电能；透平膨胀机回收降压能量并发电，热电联产机组补充降压造成的热损失同时发电并网；多余的可再生能源可通过电储能和气储能存储；
3.根据权利要求1所述的计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，其特征在于，所述城市级电气协调枢纽多能设备模型包括：透平膨胀机模型、热电联产机组模型、蓄电池模型、先进绝热压缩空气储能精细化模型和电转气设备模型；
4.根据权利要求3所述的计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，其特征在于，所述先进绝热压缩空气储能精细化模型中，多级压缩机的能量转换公式为：
5.根据权利要求4所述的计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，其特征在
6.根据权利要求5所述的计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，其特征在于，区域间天然气高压环网准稳态潮流模型中管道储气模型为：
7.根据权利要求6所述的计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，其特征在于，降维过程中，对蓄电池模型和先进绝热压缩空气储能精细化模型中的非线性项采用大M法进行线性化降维；对天然气高压环网准稳态潮流模型中的非线性项采用增量线性化方法进行线性化降维；对透平膨胀机模型、热电联产机组模型、先进绝热压缩空气储能精细化模型中的非线性项采用双线性化方法进行线性化降维。
8.根据权利要求1所述的计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，其特征在于，所述规划优化模型的搭建步骤包括：
9.根据权利要求8所述的计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，其特征在于，所述规划优化模型的目标函数为：
10.一种计算机存储介质，存储有可读程序，其特征在于，当程序运行时，能够执行权利要求1-9任一项所述的规划优化方法。
...【技术特征摘要】
1.计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，其特征在于，所述城市级电气协调枢纽多能梯级利用框架，以城市燃气门站和配电站耦合为核心，城市燃气门站与配电站将上级输气网与输电网的高压天然气与高压电降压，以供城市级高压配气环网与配电环网输配天然气与电能；透平膨胀机回收降压能量并发电，热电联产机组补充降压造成的热损失同时发电并网；多余的可再生能源可通过电储能和气储能存储；
3.根据权利要求1所述的计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，其特征在于，所述城市级电气协调枢纽多能设备模型包括：透平膨胀机模型、热电联产机组模型、蓄电池模型、先进绝热压缩空气储能精细化模型和电转气设备模型；
4.根据权利要求3所述的计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，其特征在于，所述先进绝热压缩空气储能精细化模型中，多级压缩机的能量转换公式为：
5.根据权利要求4所述的计及先进绝热压缩空气储能的电气协调枢纽规划优化方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄文楠，周苏洋，顾伟，吴心弘，王泽荣，丁世兴，陆帅，沈霞，邱玥，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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