电-气综合能源系统能流计算的改进方法

综合能源系统框架下,电力和天然气系统紧密耦合,有必要开展电-气综合系统的能流计算。现有电-气综合系统能流计算方法多以Newton法为核心算法,对初值依赖性强,而现有研究并未有效解决天然气系统的初值问题;此外,现有研究对电-气互动特性的分析亦不充分。为此,该文提出从能流算法和互动特性两个方面改进现有研究。算法方面,结合遗传算法(GA)的全局搜索和Newton法的局部搜索能力,提出电-气综合系统能流计算的混合GA-Newton法;互动特性方面,考虑燃气机组和P2G两种耦合方式,提出"以气定电"和"以电定气"两种电-气互动模式。分别用14节点天然气系统以及IEEE-57节点系统和14节点天然气系统构成的电-气综合系统两个算例验证了所提改进方法对电-气综合系统能流计算和互动特性分析的有效性。     

异步互联格局下川渝送端电网的频率稳定特性与控制策略

川渝电网与三华电网、西北电网异步互联后,大容量特高压直流输电系统(ultra high voltage direct current,UHVDC)一旦发生双极闭锁故障,会造成川渝送端电网的巨大功率盈余,导致系统频率急剧升高甚至诱发频率失稳、系统解列等重大安全事故。因此,迫切需要研究异步互联格局下,直流闭锁故障对川渝送端电网频率稳定的影响及其控制策略。该文基于异步互联后川渝送端电网2020年大方式运行数据,考虑送端系统一次调频特性,研究了任一回大容量特高压直流通道(向家坝—上海、宜宾—金华、锦屏—苏州、雅中—江西)发生单极闭锁或双极闭锁故障后川渝送端电网的频率稳定特性。为保障频率稳定,提出了相应的直流调制、稳控切机及协调控制等策略。仿真结果验证了所提稳定控制策略的有效性。     

基于串行和并行ADMM算法的电—气能量流分布式协同优化

在综合能源网框架下电力系统与天然气系统的耦合和交互愈加频繁,有必要考虑两个系统的相互作用开展电—气能量流的协同优化。针对电力流与天然气流的多主体分布自治决策特点,在构建分解协同交互机制的基础上,提出利用交替方向乘子法(ADMM)实现电力流与天然气流的分布式协同优化。分别给出了基于Gauss-Seidel串行迭代和Proximal Jacobian并行迭代的两种ADMM计算模式,并从通信模式、求解效率和适用范围等角度探讨了两种模式的应用差异。在RTS79-GAS14及IEEE 118-GAS90两个电—气互联能源系统上开展的算例测试结果验证了所述算法的有效性。     

耦合能量枢纽多区域电—气互联能源系统分布式协同优化调度

能量枢纽概念已广泛应用于集成电力、天然气及其他多种异质能源的综合能源系统的数学建模和优化。当多区域互联综合能源系统的基本决策主体转变为多个相互连接且自治运行的能量枢纽时,多个决策主体之间的交互将更为频繁和复杂,对整个综合能源系统进行集中式优化将难以为继。为避免集中式优化方法存在的数据采集量大、模型复杂、与实际运行管理模式不匹配等现实问题,针对多区域电—气互联能源系统的多主体分布自治决策特点,构建了以能量枢纽为基本决策主体的电—气能量流解耦机制,提出了与能量枢纽分布式粒度相适应的多主体协同优化调度模型,并给出了基于交替方向乘子法的分布式求解流程。针对两个耦合能量枢纽的电—气互联能源系统开展的算例测试结果验证了所述方法的有效性和准确性。     

基于交替方向乘子法的源网协同多适应规划

电源规划与电网规划紧密相关,有必要考虑其相互影响进行协同规划。该文兼顾分布式决策环境与多适应性条件,提出了一种电源与电网协同的多适应规划框架,利用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADM M)分别构建了耦合共享变量的电源规划决策子问题与电网规划决策子问题,2个子问题相互通信、交替求解,实现了电源与网架协同的分布式自治规划。该框架和方法保留了决策主体信息的私密性,同时确保了电源规划方案和电网规划方案所构成的整体系统的经济性和适应性。在Garver-6系统上对该文方法的有效性进行了验证。