考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性评估

气电联合系统是能源互联网的重要组成部分,其可靠性评估对系统安全运行具有重要意义.因此,提出一种考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性评估方法.首先建立气电联合系统负荷削减优化模型,利用泰勒级数展开法对考虑气网潮流方向和天然气管道运行状态的天然气潮流约束方程进行线性化处理;其次引入电、气负荷综合需求响应以提升系统可靠性,并对可中断和可转移电、气需求响应负荷进行建模;然后提出考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性评估指标,并基于序贯蒙特卡洛模拟法获取系统设备元件的运行状态,评估考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性;最后对IEEE 24-NGS 12气电联合系统进行算例分析,评估了7种不同场景下气电联合系统的可靠性,仿真结果验证了所提方法的有效性.     

计及机组启停与线路投切显式短路电流约束的电力系统日前优化调度

随着电网的不断发展和新能源的接入,电力系统短路电流超标问题愈发显著,相对于其他限流方式,线路投切方式拥有更好的灵活性和经济性。针对线路投切限流方式中线路切断过多导致电网安全性降低的问题,提出一种考虑机组启停和线路投切的短路电流抑制方法。根据节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵的物理关系以及节点自阻抗的物理意义,推导出投切线路和启停机组与短路电流之间的关系,避免导纳矩阵求逆环节中的非线性项近似误差,得到更为准确的短路电流显式表达方法;进而以综合考虑发电成本、机组启停和线路投切成本为目标,提出计及显式短路电流约束的电力系统日前优化调度混合整数线性规划模型。最后,使用IEEE30节点和118节点系统验证所提模型的有效性和通用性,而后与导纳矩阵求逆法对比证明短路电流显式表达模型的精确性,并给出考虑机组启停和线路投切的日前调度运行方案。     

基于舒适度的需求响应与碳交易的园区综合能源经济调度

在碳中和背景下,高比例新能源消纳和减排目标的实现要求打破不同能源间的壁垒,进行多能源联合优化调度。电转气技术在消纳新能源的同时也捕捉固定碳。本文基于含电转气、电制热、热电联产、燃气轮机等设备的电、气深度耦合的园区多能源系统,提出考虑用户舒适度的联合热、电需求响应和碳交易成本,并以园区运行成本最低为目标,建立园区多能源系统联合经济调度模型。在满足用户舒适度前提下充分发挥联合热、电需求响应潜力,利用多能互补,源、荷互动,提高新能源消纳的同时降低园区运行成本。最后,通过仿真验证了该模型能有效降低园区运行成本、提高新能源消纳能力。     

考虑不确定性和无功需求的风电场群接入系统协调规划方法

风电功率由于其随机性和波动性,接入系统后对于主网潮流分布有着较大影响,且大规模风电场大多距离接入点较远,功率汇集后并网有着较大的无功需求,因此风电场不同接入方案对电网运行安全性和投资建设经济性影响显著.传统直流规划模型无法计算系统无功潮流及功率损耗,也无法将主网母线电压及汇集站节点电压进行有效约束,规划结果精确度差甚至某些情况下可能产生不可行方案.文章统筹考虑风电场直接并网和经汇集站汇集后并网的不同并网方式,以经济性最优为优化目标,提出一种风电场集群接入系统协调规划的混合整数二阶锥规划(MISOCP)模型.该模型采用交流潮流模型,可有效计及风电并网功率与系统有功、无功潮流及线路损耗、节点电压之间的耦合关系.利用随机优化方法,通过考虑基础场景与随机场景来平衡风电出力随机性带来的经济性和安全性问题,规划方案更加经济灵活.最后通过算例分析验证了所提出模型和方法的有效性.     

考虑风光出力不确定性的电–气互联系统脆弱线路辨识

在电力系统和天然气系统紧密耦合的背景下,任意子系统中任意脆弱线路的扰动或故障都可能会传播到另一个子系统,进而引起整个电–气互联系统的故障。为此,提出一种电–气互联系统脆弱线路辨识方法。首先,提出考虑风光出力不确定性的电–气互联系统协调调度随机优化模型,求解得到电–气互联系统故障前后的运行状态;而后,基于局部集中度和潮流变化熵分别从拓扑结构脆弱性和运行特性脆弱性两方面分析电–气互联系统中线路的脆弱性,构建综合考虑线路拓扑结构脆弱性和运行特性脆弱性的电–气互联系统线路脆弱度指标,对互联系统的脆弱线路进行辨识。通过计算脆弱线路断开后互联系统的测地线脆弱度(geodesic vulnerability)及供需不平衡量,对所辨识的脆弱线路进行评估。6节点电网–7节点气网和24节点电网–20节点气网2个电–气互联系统的算例分析结果验证了所提脆弱线路辨识方法的有效性。     

考虑电转气消纳水电的水-电-气系统低碳鲁棒优化调度

针对电力系统调节能力不足引起的汛期弃水问题以及负荷侧存在的不确定性问题,本文构建了水-电-气多能源系统协同低碳鲁棒优化调度模型,并给出模型的求解方法。所提模型将电力系统中的水电机组、燃气机组、火电机组同水电系统、天然气系统进行协同建模,考虑电转气技术将电力系统无法消纳的水电转化为天然气,存储至天然气系统中,对水-电-气多能源系统联合运行时消纳水电的能力进行分析。针对模型中的非线性约束,基于分段线性化法和泰勒级数展开方法将模型转化为混合整数线性模型;针对模型中的不确定性参数,运用列与约束生成方法将其转化为主-子问题框架,采用Gurobi求解器进行快速求解。采用改进的6节点电网-7节点气网系统进行算例分析,结果验证了所提模型能够充分利用不同能源系统间的互补特性提高电力系统的调节能力,促进水电的消纳,降低电力系统的运行成本并实现电力系统的低碳运行。     

基于汇聚效应的风电集群接入与区域电网协调规划研究

风电消纳困难的重要原因之一是由于风电集群接入规划与接入区域电网的不协调。一方面,风电接入容量、接入方式与主网网架及常规电源布置、运行方式互相耦合,影响整体经济性与风电消纳效果;另一方面,风电集群接入后整体功率波动特性较单风电场出现变化,对规划产生影响。文章考虑机组启停机状态运行约束,以投资成本、运行成本、弃风成本及失负荷成本之和最小为目标,并通过模拟不同规模风电场群汇聚过程,将“风电场群零出力概率”与“汇聚容量”之间的关联关系作为约束,建立风电集群接入与区域电网协调规划混合整数模型,实现尽量接纳风电和保证系统安全性前提下整体规划方案的最优,最后通过算例分析验证了所提出模型和方法的有效性。     

考虑多等级加固的气电联合配网系统韧性鲁棒提升策略研究EI北大核心CSCD

自然灾害是一种发生概率低但破坏力强的极端事件,发生时会给气电联合配网系统中造成严重影响。为提高气电联合配网系统在自然灾害下的韧性,考虑线路/管道加固、应急资源配置与气电联合需求响应,该文提出基于鲁棒优化的韧性提升策略。首先,在气电联合配网系统中考虑到线路/管道加固后在面对严重自然灾害时可能失效的情形,提出一种表示不同灾害程度与加固程度的多等级加固模型,并建立相应的线路/管道状态约束。然后,在气电联合配网系统运行约束基础上,建立气电应急资源的优化配置模型,引入气电联合需求响应机制,提出以气电联合配网系统中加权失负荷最小为目标的三层防御-攻击-防御韧性提升模型,并采用列与约束生成算法求解。最后,在算例中证明了模型的可行性和求解方法的有效性。     

考虑极端灾害下系统韧性约束的气电联合配网分布鲁棒扩展规划

近年来，在未来多能互补、综合能源系统的背景下，气电联合配网得到迅速的发展。然而，当前全球各地极端灾害频发，给能源系统的安全性带来了严峻的挑战。针对极端灾害对系统造成的失负荷影响，为兼顾系统的经济性与安全性，提出了一种考虑极端灾害下系统韧性约束的气电联合配网分布鲁棒扩展规划模型。首先，以规划成本与运行成本最小化为目标，建立考虑电动汽车充电站、分布式燃气机组和储能设备的气电联合配网扩展规划模型；然后，考虑极端灾害的作用，建立考虑韧性约束的气电联合配网分布鲁棒扩展规划模型，该模型包括基础场景与极端灾害最坏场景，其中基础场景考虑系统的经济性，以规划成本与基础场景运行成本最小为目标，极端灾害最坏场景则通过韧性约束保证系统的安全性，所提模型通过主问题–子问题迭代求解。最后，算例仿真发现：通过增加电动汽车充电站、分布式燃气机组和储能设备的规划投建，系统的经济性得到明显提升；而在面对极端灾害的影响下，通过分布式燃气机组的发电和电动汽车、储能设备的放电，系统失负荷情况得到减少，但随着系统韧性的增大所需单位规划成本会大幅增加。本文为在规划层面提升系统韧性提供了一种有效与实用的方法，为未来减小极端灾害对系统造成的影响的方案提供了一定参考。