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風(fēng)能、太陽能等可再生能源接入電網(wǎng)有利于減少傳統(tǒng)發(fā)電方式帶來的碳排放。但是，隨著風(fēng)電、光伏裝機(jī)容量的快速增長，一些地區(qū)的棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象日益嚴(yán)重，主要是風(fēng)、光出力的不確定性、反調(diào)峰性及我國電源與負(fù)荷逆向分布等原因所致。

將可再生能源接入微電網(wǎng)就地消納能有效地改善可再生能源利用率問題。冷、熱、電聯(lián)供技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)化了微電網(wǎng)能源分配，提高能源利用率的同時也滿足了微電網(wǎng)負(fù)荷對電、氣、熱、冷等不同品類能源的需求。微電網(wǎng)中的電儲能設(shè)備在用電負(fù)荷低谷時充電，在負(fù)荷高峰時放電，可平滑電網(wǎng)波動，提高系統(tǒng)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(shè)備容量及其作用通常是有限的。

電轉(zhuǎn)氣（Power to Gas, P2G）技術(shù)是將電能轉(zhuǎn)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(shù)小，而且便于長時間、大規(guī)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(shù)生成的甲烷以符合天然氣安全條例的數(shù)量和質(zhì)量注入天然氣網(wǎng)絡(luò)，加深了電網(wǎng)和天然氣網(wǎng)絡(luò)的耦合程度，同時大大加強(qiáng)了系統(tǒng)對可再生能源的消納能力。

當(dāng)前對P2G的研究大多建立在以電熱需求為終端負(fù)荷的背景下，而將P2G應(yīng)用在電、氣、熱、冷綜合能源系統(tǒng)中的研究尚不多見。

為此，昆明理工大學(xué)、云南電網(wǎng)的研究人員圍繞電、氣、熱、冷不同能源之間協(xié)調(diào)調(diào)度的科學(xué)問題，重點研究P2G對微電網(wǎng)運行成本及可再生能源消納的方法。

圖1 含P2G的微電網(wǎng)能源集線器

能源集線器（Energy Hub, EH）包含了多種能源轉(zhuǎn)換組件，通過對輸入端能源的轉(zhuǎn)換，滿足輸出端的多種能源需求。P2G設(shè)備的加入，將進(jìn)一步提高能源集線器的靈活性，加強(qiáng)能源耦合關(guān)系，降低系統(tǒng)運行成本。研究人員以能源集線器的方式構(gòu)建了電、氣、熱、冷聯(lián)供的微型能源網(wǎng)模型，并考察了電轉(zhuǎn)氣（P2G）參與微型能源網(wǎng)調(diào)度的綜合效果。

研究人員通過Matlab調(diào)用GUROBI對微型能源網(wǎng)日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型進(jìn)行求解，對比分析不同運行模式下，微型能源網(wǎng)的可再生能源消納能力。結(jié)果表明，P2G對系統(tǒng)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(rèn)為：

1）P2G及氣儲能設(shè)備參與調(diào)度策略，可有效提高微型能源網(wǎng)的可再生能源消納能力，改善系統(tǒng)能源利用率。

2）當(dāng)可再生能源出力富余時，P2G將電能轉(zhuǎn)換為氣能，并通過微燃機(jī)等設(shè)備將氣能轉(zhuǎn)換為電、熱、冷不同形式能源，在減少微電網(wǎng)向外部購買電能、氣能需求的同時，有效降低系統(tǒng)運行成本。

3）P2G及氣儲能設(shè)備參與調(diào)度可增加系統(tǒng)靈活性，削減儲能電池放電深度，改善系統(tǒng)運行方式。

以上研究成果發(fā)表在2020年《電工技術(shù)學(xué)報》增刊2上，論文標(biāo)題為“含電轉(zhuǎn)氣的微型能源網(wǎng)日前經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度策略”，作者為劉志堅、劉瑞光 等。