【原】电转气技术可有效提升微型能源网的消纳能力，改善系统能源利用率

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含多种能源转换设备的微型能源网，可通过不同能源间的相互转换，提高可再生能源就地消纳率。为此，昆明理工大学电力工程学院、云南电网有限责任公司怒江供电局的研究人员刘志坚、刘瑞光、梁宁、刘晓欣，在2020年《电工技术学报》增刊2上撰文，提出一种含电转气的微型能源网日前优化调度策略。研究结果表明，所提策略对系统运行成本及可再生能源消纳均起到了积极的作用。

风能、太阳能等可再生能源接入电网有利于减少传统发电方式带来的碳排放。但是，随着风电、光伏装机容量的快速增长，一些地区的弃风、弃光现象日益严重，主要是风、光出力的不确定性、反调峰性及我国电源与负荷逆向分布等原因所致。

将可再生能源接入微电网就地消纳能有效地改善可再生能源利用率问题。冷、热、电联供技术的应用优化了微电网能源分配，提高能源利用率的同时也满足了微电网负荷对电、气、热、冷等不同品类能源的需求。微电网中的电储能设备在用电负荷低谷时充电，在负荷高峰时放电，可平滑电网波动，提高系统对间歇性能源的消纳能力。但是受运行成本的制约，电储能设备容量及其作用通常是有限的。

电转气（Power to Gas, P2G）技术是将电能转换为氢气或甲烷。氢气、甲烷用途广泛、输送方便，储气成本边际系数小，而且便于长时间、大规模储存。相比于电能的其他储存形式，如抽水储能、电池储能，将电能以气体的形式储存有更加广阔的前景。通过P2G技术生成的甲烷以符合天然气安全条例的数量和质量注入天然气网络，加深了电网和天然气网络的耦合程度，同时大大加强了系统对可再生能源的消纳能力。

当前对P2G的研究大多建立在以电热需求为终端负荷的背景下，而将P2G应用在电、气、热、冷综合能源系统中的研究尚不多见。

为此，昆明理工大学、云南电网的研究人员围绕电、气、热、冷不同能源之间协调调度的科学问题，重点研究P2G对微电网运行成本及可再生能源消纳的方法。

图1 含P2G的微电网能源集线器

能源集线器（Energy Hub, EH）包含了多种能源转换组件，通过对输入端能源的转换，满足输出端的多种能源需求。P2G设备的加入，将进一步提高能源集线器的灵活性，加强能源耦合关系，降低系统运行成本。研究人员以能源集线器的方式构建了电、气、热、冷联供的微型能源网模型，并考察了电转气（P2G）参与微型能源网调度的综合效果。

研究人员通过Matlab调用GUROBI对微型能源网日前经济调度模型进行求解，对比分析不同运行模式下，微型能源网的可再生能源消纳能力。结果表明，P2G对系统运行成本及可再生能源消纳均起到了积极的作用。

研究人员最后认为：

1）P2G及气储能设备参与调度策略，可有效提高微型能源网的可再生能源消纳能力，改善系统能源利用率。

2）当可再生能源出力富余时，P2G将电能转换为气能，并通过微燃机等设备将气能转换为电、热、冷不同形式能源，在减少微电网向外部购买电能、气能需求的同时，有效降低系统运行成本。

3）P2G及气储能设备参与调度可增加系统灵活性，削减储能电池放电深度，改善系统运行方式。

以上研究成果发表在2020年《电工技术学报》增刊2上，论文标题为“含电转气的微型能源网日前经济优化调度策略”，作者为刘志坚、刘瑞光 等。