随着热电联产（Combined Heat and Power，CHP）、冷热电三联供（Combined Cooling Heating and Power，CCHP）等技术的广泛应用，电力-天然气系统的结合在区域与用户级能源网中愈发重要。天然气具有安全可靠、传输方便、经济性好、环境友好等特点，对其有效利用有利于提高能源使用效率、减少二氧化碳排放[13]。
电力-天然气耦合组件主要体现在以微型燃气轮机、燃气轮机和电驱动压缩机为代表的设备。微型燃气轮机将天然气的高品位能量发电，低品位能量进行供热供冷，适合于分布式能源供应系统。燃气轮机和电驱动压缩机作为电力网络与天然气网络连接的纽带，燃气轮机在电力系统中是发电机，在天然气网络中可视为负荷，如图6-7所示。在该层面中，主要关注长时间尺度的电力系统与天然气系统的能量流动、潮流收敛以及能量守恒。
图6-7 基于燃气轮机的用户级电力-天然气耦合形式(www.xing528.com)
现今微型燃气轮机因为受到透平入口温度、材料的限制，因此单纯的发电效率并不高。利用环境压力下吸热燃气轮机循环，研发的环境压力吸热燃气轮机（APGC），能够有效增大工质的通流面积，减少负面层对流动的不良影响，从而提高透平和压缩机的效率。并且采用烟气回流技术，能够有效地减少氮氧化物的排放。由于APGC具有高效、低排放的优点，因此在提高燃气轮机能效方面有非常大的发展前景。
天然气管道系统潮流特性体现在天然气从气源点得到供应，经高/中/低压网络传输到储气点、负荷侧或通过耦合组件与电力系统交互。此外，天然气系统的可大规模储存特性以及电转气（Power to Gas，P2G）技术为多能源联合优化运行提供了新的技术支撑。该技术可将低谷时段剩余风电转化为易于大规模存储的天然气，并在高峰时段通过燃气轮机组发电重新利用。较传统的储能设备，电转气存储容量大、放电时间长，可有效消纳大规模风电并实现能量的长时间、大范围时空平移。
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