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近年来,为应对日益严重的能源危机和环境污染,风电、光伏等可再生能源发电产业发展迅猛,但由于我国可再生能源-负荷呈逆向地理分布、跨区域电力输送能力受限等原因,“三北”等地区弃风、弃光问题突出。电转气(Power-to-Gas,P2G)技术通过就地利用盈余电量合成天然气,能够有效缓解可再生能源消纳难题。为尽可能提升P2G系统效益,现已有众多学者针对P2G系统的调度和规划问题展开研究,但多将P2G系统视为效率恒定的能量转换装置。而实际上,P2G系统通过内部电解水和甲烷化装置实现能量转换的效率随运行工况改变。因此,为保证P2G系统调度和规划的可行性与经济性,应详细考虑内部电解水和甲烷化装置的实际运行特性。电解水和甲烷化装置的核心为电解槽和甲烷化反应器,本文针对由质子交换膜电解槽(Proton Exchange Membrane Electrolyzer,PEMEC)和固定床反应器(FixedBed Reactor,FBR)组成的P2G系统,主要工作如下:(1)提出了一种考虑电解水和甲烷化装置运行特性的P2G系统调度方法。首先,基于消纳可再生能源的应用场景,建立P2G系统运行框架;其次,建立计及产氢流量与耗电功率非线性关系的PEMEC电化学模型,推导考虑多状态转换耗时耗能特性的FBR启停模型,并进一步纳入高压储氢罐调节作用,提出考虑电解水和甲烷化装置运行特性的P2G系统调度模型;最后,通过仿真证明忽略上述运行特性带来的调度偏差。(2)提出了一种考虑电解水和甲烷化装置运行特性的P2G系统规划方法。首先,分析P2G系统各装置规划参数关系,明确P2G系统投资成本组成;其次,基于可再生能源出力多场景,计及PEMEC电化学特性、FBR启停特性和高压储氢罐调节作用,提出考虑电解水和甲烷化装置运行特性的P2G系统规划模型;最后,通过仿真验证可再生能源出力场景和PEMEC单位成本对规划结果的影响。本文所提P2G系统调度和规划方法实现了P2G系统的合理出力安排及容量配置,在保证P2G系统经济效益的同时,可有效促进可再生能源的消纳。