- 頭條電轉氣技術可有效提升微型能源網的消納能力，改善系統能源利用率2021-07-31 作者：劉志堅 劉瑞光 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語含多種能源轉換設備的微型能源網，可通過不同能源間的相互轉換，提高可再生能源就地消納率。為此，昆明理工大學電力工程學院、云南電網有限責任公司怒江供電局的研究人員劉志堅、劉瑞光、梁寧、劉曉欣，在2020年《電工技術學報》增刊2上撰文，提出一種含電轉氣的微型能源網日前優化調度策略。研究結果表明，所提策略對系統運行成本及可再生能源消納均起到了積極的作用。
風能、太陽能等可再生能源接入電網有利于減少傳統發電方式帶來的碳排放。但是，隨著風電、光伏裝機容量的快速增長，一些地區的棄風、棄光現象日益嚴重，主要是風、光出力的不確定性、反調峰性及我國電源與負荷逆向分布等原因所致。
將可再生能源接入微電網就地消納能有效地改善可再生能源利用率問題。冷、熱、電聯供技術的應用優化了微電網能源分配，提高能源利用率的同時也滿足了微電網負荷對電、氣、熱、冷等不同品類能源的需求。微電網中的電儲能設備在用電負荷低谷時充電，在負荷高峰時放電，可平滑電網波動，提高系統對間歇性能源的消納能力。但是受運行成本的制約，電儲能設備容量及其作用通常是有限的。
電轉氣（Power to Gas, P2G）技術是將電能轉換為氫氣或甲烷。氫氣、甲烷用途廣泛、輸送方便，儲氣成本邊際系數小，而且便于長時間、大規模儲存。相比于電能的其他儲存形式，如抽水儲能、電池儲能，將電能以氣體的形式儲存有更加廣闊的前景。通過P2G技術生成的甲烷以符合天然氣安全條例的數量和質量注入天然氣網絡，加深了電網和天然氣網絡的耦合程度，同時大大加強了系統對可再生能源的消納能力。
當前對P2G的研究大多建立在以電熱需求為終端負荷的背景下，而將P2G應用在電、氣、熱、冷綜合能源系統中的研究尚不多見。
為此，昆明理工大學、云南電網的研究人員圍繞電、氣、熱、冷不同能源之間協調調度的科學問題，重點研究P2G對微電網運行成本及可再生能源消納的方法。
圖1 含P2G的微電網能源集線器
能源集線器（Energy Hub, EH）包含了多種能源轉換組件，通過對輸入端能源的轉換，滿足輸出端的多種能源需求。P2G設備的加入，將進一步提高能源集線器的靈活性，加強能源耦合關系，降低系統運行成本。研究人員以能源集線器的方式構建了電、氣、熱、冷聯供的微型能源網模型，并考察了電轉氣（P2G）參與微型能源網調度的綜合效果。
研究人員通過Matlab調用GUROBI對微型能源網日前經濟調度模型進行求解，對比分析不同運行模式下，微型能源網的可再生能源消納能力。結果表明，P2G對系統運行成本及可再生能源消納均起到了積極的作用。
研究人員最后認為：
1）P2G及氣儲能設備參與調度策略，可有效提高微型能源網的可再生能源消納能力，改善系統能源利用率。
2）當可再生能源出力富余時，P2G將電能轉換為氣能，并通過微燃機等設備將氣能轉換為電、熱、冷不同形式能源，在減少微電網向外部購買電能、氣能需求的同時，有效降低系統運行成本。
3）P2G及氣儲能設備參與調度可增加系統靈活性，削減儲能電池放電深度，改善系統運行方式。
以上研究成果發表在2020年《電工技術學報》增刊2上，論文標題為“含電轉氣的微型能源網日前經濟優化調度策略”，作者為劉志堅、劉瑞光 等。
