计及电转气协同的含碳捕集与垃圾焚烧虚拟电厂优化调度附Matlab代码和论文复现

news2024/10/7 16:22:46

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为了促进多能源互补及能源低碳化，本文提出了计及电转气协同的含碳捕集与垃圾焚烧虚拟电厂优化调度模型。通过引入碳捕集电厂–电转气–燃气机组协同利用框架，碳捕集的CO2可作为电转气原料，生成的天然气则供应给燃气机组；并通过联合调度将碳捕集能耗和烟气处理能耗进行负荷转移以平抑可再生能源波动，使得风电/光伏实现间接可调度而被灵活利用。鉴于所建优化模型具有高维非线性的特点，求解难度大，本文设计一种新型的反余切复合微分进化算法对模型进行求解。仿真结果表明，所提出的模型和方法具备削峰填谷效用并能提升可再生能源消纳，可有效降低虚拟电厂成本和碳排放量。随着化石能源使用引发的温室效应与能源枯竭问题的日益突出，发展高比例可再生清洁能源网络已成为全球共识[1]。我国2019年弃风弃光电量分别达169亿和46亿kW×h，电负荷的峰谷差由于风电并网被间接增大[2]，针对此问题《电力发展“十三五”规划》指出，多能互补是提高可再生能源消纳能力的重要手段[3]。目前，如何提高可再生能源利用率以及增强相互间的耦合已经引起广泛研究。依托先进信息通信技术的虚拟电厂(virtualpowerplant，VPP)为多能源互联的综合能源网络灵活协调调度和管理提供了新思路[4]。VPP可聚合多种类型的分布式能源，实现系统内部单元间协调调度以获得更好的经济和环保效益。作为未来重要的能源利用方案，VPP需面对高渗透率新能源并网的威胁，亟需探求如何使得VPP运行经济低碳的同时，兼顾平抑负荷波动并提升新能源消纳能力的途径。电转气(power-to-gas，P2G)技术提供了一种新的能源转换和负荷时空平移的方式，通过将难以消纳的风电光伏转换成容易存储的天然气，实现可再生清洁能源消纳以及电力负荷削峰填谷。目前对P2G的研究主要在耦合电–气能源网络，提高风光消纳能力和系统运行灵活性等方面。文献[4]通过构建含P2G单元的VPP电气热协调优化调度模型，算例表明P2G可提升系统调度灵活性以及经济性。文献[5-6]介绍了P2G的工作原理以及性能，并在经济维度进行评估。文献[7]提出计及P2G的削峰填谷模型，兼顾经济成本和削峰填谷目标。然而，现有文献对P2G原料CO2的来源及成本等问题的研究相对较少。而碳捕集电厂(carboncapturepowerplant，CCPP)可作为优良的供应新途径为其提供CO2原料，其由燃煤火电厂经过碳捕集技术改造而成，可显著降低碳排放水平，通过控制碳捕集能耗，可作为可时移、可调节负荷功率，使得碳捕集电厂具有运行灵活、出力调整快速的特质，相较于传统火电厂调节能力更强，在降低碳排放的同时，可灵活配合VPP中各单元协调优化和再生能源的出力变化。文献[8-9]构建了电转气–碳捕集电厂(P2G-carboncapturepowerplant，P2G-CCPP)系统框架，利用碳捕集电厂捕集的CO2给予P2G装置作为电转气原料。文献[10]以碳捕集电厂和梯级水电作为可控发电单元，降低了碳排放，但未对捕集后的碳封存进行研究。目前对于P2G-CCPP的研究主要集中在电气互联系统，极少涉及电、气、热能源系统，未实现电、气、热多能源间协调优化调度。