降国俊， 崔双喜， 樊小朝， 左 帅， 郑 浩

（新疆大学 电气工程学院， 新疆 乌鲁木齐 830047）

0 引言

随着全球能源危机的日益加深，构建适合大规模可再生能源并网的能源系统已经势在必行。国内外学者提出了以电力系统和天然气系统为核心的现代能源系统 （Integrated Electricity Natural Gas System，IEGS）。

目前， 关于IEGS 的研究主要集中在协同规划及运行。 文献[4]设置了多种指标对IEGS 进行建模， 并以设备成本最小为目标函数进行优化，验证了电转气技术在提高负荷功率及减少弃风等方面的作用。文献[5]，[6]通过建立IEGS 协同规划模型， 验证了电转气技术的经济性和可行性。文献[7]将P2G 的反应全过程与微电网相结合，构建了含氢能与天然气的混合储能模型。 上述研究忽略了电转氢气这一中间过程。 虽然氢气难以大规模运输储存，但电转氢气具有更高的转换效率以及更广泛的工业应用，因此，本文构建了考虑P2G 全过程的电-氢-气综合能源系统（Integrated Electricity Hydrogen Natural Gas System，IEHGS），研究IEHGS 在可再生能源利用和减少能量损耗方面的价值。

1 电-氢-气综合能源系统运行特性

P2G 设备通过电解水产生H2与O2，H2与传统发电废气中的CO2制成人工天然气。 H2的大规模存储与运输难度较大，但其能量转化效率较高，为75%～85%。人工天然气能够通过天然气管道系统进行大规模储存和传输， 但其能量转换效率却只有45%～65%。 因此，本文将氢气转换效率高以及天然气能大规模储存的优点进行综合，建立电-氢-气综合能源系统。 氢氧燃料电池、燃气轮机和P2G 设备均为综合能源系统的能源耦合单元，用来完成电力系统、氢气系统、天然气系统之间能量的闭环流动。……