发输电组合系统可靠性评估中的最优负荷削减模型分析

介绍了基于直流潮流的负荷削减线性规划模型和基于交流潮流的负荷削减非线性规划模型的基本原理,对它们各自的优缺点进行了分析,并使用它们对 RBTS(RoyBillinton Test System)可靠性测试系统进行了评估.计算结果表明,直流潮流的负荷削减线性规划模型由于忽略了节点电压约束的影响,存在较大的模型误差,要得到精确的可靠性指标,应该使用基于交流潮流的负荷削减非线性规划模型.     

考虑多能流传输与热惰性的综合能源系统序贯模拟可靠性评估

为提高综合能源系统可靠性评估的精度和实用性,提出一种考虑多能流传输与热惰性的综合能源系统序贯模拟可靠性评估方法。以冷热电三联供机组为核心构建综合能源系统结构模型,并进行计及损耗的综合能源多能潮流计算;在系统状态分析中考虑负荷重要程度和运行经济性,建立负荷削减优化模型;计及热网惰性及传输延时特性,对供热可靠性指标进行修正。基于运行模拟和序贯蒙特卡洛模拟方法对20节点综合能源系统进行可靠性评估,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

计及多能存储和综合需求响应的多能源系统可靠性评估

提出一种计及多能存储和综合需求响应的多能源系统可靠性评估模型。首先,将电、热等负荷分为柔性负荷和非柔性负荷,建立多能源系统的综合需求响应模型;其次,以能源购买成本与负荷削减成本之和最小为目标函数,建立计及多能存储和综合需求响应的最优负荷削减模型;然后,基于时序蒙特卡洛模拟法,对计及多能存储和综合需求响应的多能源系统进行可靠性评估;最后,基于构建的含有储热、储电、储气等多能存储的多能源系统进行算例分析,评估了9个不同场景下多能源系统的可靠性。算例表明多能存储和综合需求响应可协同优化各时段能源供给和柔性负荷需求,减少元件故障导致的失负荷量,进而显著提升多能源系统的可靠性和经济性。     

基于ANN削减负荷的发输电组合系统可靠性评估

为提高计算效率,提出了基于人工神经网络（ANN）的发输电组合系统可靠性评估模型。该模型为一个3层前向神经网络,其中输入层为参与可靠性计算的元件的信息,输出层为系统中节点负荷的信息,用改进的BP算法训练该网络,经训练后的网络具有负荷削减计算功能,由于该模型不需进行在线的故障状态潮流计算以及负荷削减计算,大大提高了计算效率,在缓解“计算灾”方面取得了较大进展,该ANN模型考虑了发电机出力,变压器和线路容量以及负荷等的变化,比通常的可靠性计算模型具有更强的实用性,用实例验证了方法的正确性和有效性。     

基于最小负荷削减费用的输电系统可靠性评估

电力系统可靠性的经济价值日益受到人们的重视。常规可靠性评估方法采用以负荷削减量最小为目标函数的最小负荷削减模型,由此得出的负荷削减量虽然最小,但负荷削减费用不是最小,忽视了经济价值。提出基于最小负荷削减费用的可靠性评估模型,以负荷削减费用最小为目标函数,并考虑节点负荷类型的分类,克服了常规方法忽视经济价值的缺点。所提出的方法较常规方法虽然负荷削减量大,但负荷削减费用小,符合从经济价值出发的原则。通过算例分析表明了该方法的合理性和实用性。     

发输电系统可靠性评估的启发式就近负荷削减模型

为提高发输电系统可靠性评估的计算效率,提出了一种启发式就近负荷削减模型,其基本思想是:按照就近原则在故障元件附近的一定区域内通过潮流追踪搜寻能有效缓解系统故障情况的负荷削减节点集。该模型避免了在整个系统范围内进行全局优化以求取最优负荷削减量,因此具有较高的计算效率。通过对RBTS和IEEE-RTS79可靠性测试系统的计算分析表明,该模型能在保持较高精度的前提下大幅度提高计算速度,为缓解发输电系统可靠性评估的计算瓶颈提供了良好的解决方案。     

计及可替代负荷的电-气综合能源系统可靠性评估

随着电力系统与天然气系统耦合关系逐渐加深,通过引导用户改变用能行为,可以增强电-气综合能源系统互联互济的能力,同时也必将对耦合系统的可靠性产生影响。文章重点研究了可替代负荷对电-气综合能源系统可靠性的影响,基于用户可控性和负荷替代前后能源消耗量变化的特点,建立了计及可替代负荷的综合能源系统最优切负荷模型,为系统提供最优切负荷策略。基于非序贯蒙特卡洛法,提出了计及可替代负荷的电-气综合能源系统可靠性评估指标和算法。算例分析表明,可替代负荷用户通过对电力系统和天然气系统用能的双向选择,减少了2个子系统之间能量转化产生的损耗,及时满足了用户的用能需求,更好地提高了系统的经济性和可靠性,为电-气耦合系统规划和运行提供了参考。     

计及综合能源系统接入影响的配电网可靠性评估方法

配电网与综合能源系统(Integrated Energy System, IES)的互联运行是未来配电网重要的发展方向,这将对二者供能的可靠性产生深刻影响。为更加准确地评估配电网可靠性,提出一种计及IES接入影响的配电网可靠性评估方法。首先,对IES-配电网联合系统建模;其次,分别建立IES和配电网的负荷削减 模型;然后,采用目标级联法(Analysis target cascading, ATC)分布式求解联合系统的负荷削减 问题,基于马尔科夫链蒙特卡洛,计算IES-配电网联合系统的可靠性指标;最后,在多种运行场景下对改进的IEEE RBTS-BUS6系统进行可靠性评估。算例结果表明,在合理的运行策略下,IES接入后可以大幅改善配电网可靠性,且热电联产机组对配电网可靠性的重要度最高。     

计及热惯性和运行策略的综合能源系统可靠性评估方法

计及综合能源系统多时间尺度,考虑热力子系统的热惯性和多能互济的基本运行策略,提出了综合能源系统可靠性评估方法。首先,基于能源集线器模型对综合能源系统多能互济的特性进行分析,计算得到不同时间断面内各子系统支援容量,基于此推导出能流互济可靠性增益指标。其次,对热惯性进行准稳态建模,利用分析描述不同形式能源的品味差异和具体特征,以此设置系统基本运行策略。最后,通过基于马尔可夫链的蒙特卡洛方法计算综合能源系统的可靠性。基于德国某用户级综合能源系统的仿真结果表明:当某一子系统能流输入不足时,互济运行将带来较大的可靠性增益;当前不考虑热惯性的综合能源系统可靠性评估方法较为保守。     

考虑复合储能的综合能源系统能量模拟与优化调度

基于多能互补的综合能源系统是提升区域能源利用效率、优化资源配置的重要途径。以综合能源系统周期内运行费用最小化为目标函数,建立综合能源设备能量流矩阵模型,提出了一种结合动态规划与改进粒子群算法的方法。在同一负荷与能源价格设定下,采用横向对比方法分析了工况1无储能、工况2仅储热、工况3复合储热储冷设置下综合能源系统的优化情况,结果表明：工况3、工况2的运行费用相对工况1分别减少14.65%、5.92%,储能装置的存在对优化系统整体运行调度具有显著影响,同时减少了供能设备,在降低系统运行成本的同时还加强了系统的稳定运行。     

考虑复合储能的综合能源系统能量模拟与优化调度

基于多能互补的综合能源系统是提升区域能源利用效率、优化资源配置的重要途径。以综合能源系统周期内运行费用最小化为目标函数,建立综合能源设备能量流矩阵模型,提出了一种结合动态规划与改进粒子群算法的方法。在同一负荷与能源价格设定下,采用横向对比方法分析了工况1无储能、工况2仅储热、工况3复合储热储冷设置下综合能源系统的优化情况,结果表明：工况3、工况2的运行费用相对工况1分别减少14.65%、5.92%,储能装置的存在对优化系统整体运行调度具有显著影响,同时减少了供能设备,在降低系统运行成本的同时还加强了系统的稳定运行。     

考虑综合需求响应混合不确定性的综合能源系统优化调度策略

综合需求响应(integrated demand response,IDR)是挖掘综合能源系统(integrated energy system,IES)负荷侧调节潜力的主要手段。然而,IDR用户的用能行为具有随机性、模糊性相耦合的混合不确定性特征,由此产生的IDR不确定性不仅会给调度策略的制定带来挑战,而且会对系统的可靠性产生影响,甚至可能引起负荷断供。针对上述问题,首先提出了基于改进PMV-PPD(predicted mean vote-predicted percentage of dissatisfied)指标的用户参与意愿评估模型;其次,基于云模型理论,建立了考虑混合不确定性的价格型IDR模型;在此基础上,综合考虑各类能源响应量边界和价格弹性系数等因素的不确定性,提出了IES优化调度策略。算例结果表明所提的IES优化调度策略可以更好地应对IDR不确定性带来的负荷波动,有效提升系统可靠性。     

考虑系统耦合性的综合能源协同优化

综合能源系统(IES)具有多能耦合的特点,可实现电、热、天然气等能源的综合利用,可以最大化地发挥各能源间的协同作用和互补效益。在此背景下,文中构建了一种耦合电能、热能以及天然气能的IES结构,并给出能源耦合度等定义用于IES耦合性的定量分析;建立了以成本为目标的IES优化运行模型,优化模型同时考虑了电、热、天然气网络约束;针对系统运行时的电、热、天然气耦合问题,提出一种基于拉格朗日松弛的协同优化方法,实现了IES多能源优化时的解耦处理;最后,基于71节点的IES测试系统进行仿真分析,验证了所提模型及方法的有效性,并对IES优化结果与系统耦合性的映射关系做了定量分析。     

考虑能源效率的综合能源系统多目标优化调度

为提高综合能源系统的能源利用效率,提出一种考虑能效的多目标优化模型与求解方法.首先,分析影响综合能源系统的能源流动环节效率的因素.然后,以运行成本最低为目标建立经济性目标函数,以能源利用效率最优为目标建立能效目标函数,采用加权系数法将多目标优化转化为单目标优化.最后,采用模型预测控制进行优化调度,设立仅考虑单一目标与考...     

考虑负荷不确定性与运行可靠性的综合能源系统资产利用效率分析

针对当前多种能源耦合程度不断加深背景下,综合能源系统资产利用效率评估方法的研究亟待开展,且对于综合能源系统运行状态的分析未考虑故障运行状态等问题,本文提出了考虑负荷不确定性与运行可靠性的综合能源系统资产利用效率分析方法。首先,构建了表征系统终端负荷不确定性的模型;其次,分别以系统资产利用效率以及系统运行可靠性作为评估系统正常运行以及故障运行状态的指标,对其评估方法进行研究,并采用隶属度函数将不同量纲的指标进行结合;最后,通过实际算例仿真,具体分析了综合能源系统全年及典型日的运行状态,并分析了负荷不确定性对系统资产利用效率及运行可靠性产生的影响,从而验证本文所提理论方法的有效性与适用性。     

考虑阶梯碳交易和最优建设时序的园区综合能源系统规划

园区综合能源系统可以实现多种能源之间的多能互补、协同优化,对于节能、增效、降碳具有重要意义。针对含电、气、热多种能源类型的园区综合能源系统,提出一种考虑阶梯碳交易和最优建设时序的规划模型及求解方法。文章构建阶梯碳交易成本计算模型,并加入碳达峰、碳中和的“双碳”约束以制约园区的碳排放量;以计及投资成本、运维成本、碳交易成本、残值费用的全寿命周期费用现值最小为优化目标;通过混合整数规划进行模型算法求解,得到园区综合能源系统各设备的投建年份和容量配置方案。通过建立多个典型规划场景进行联合对比,验证了该规划模型在减少碳排放、降低系统成本等方面的有效性,并探讨了碳交易基准价格、投建次数和双碳约束对规划结果的影响。     

基于多时间尺度和多源储能的综合能源系统能量协调优化调度

考虑源荷不确定性及储能设备配置对综合能源系统IES(integrated energy system)优化调度的影响,提出基于多时间尺度和多源储能的IES能量协调优化调度策略。该策略以系统运行经济最优、滚动控制时域内购能成本与储能惩罚成本之和最低以及设备输出功率调整量最小为目标,分别建立了日前、日内滚动和实时反馈3个时间尺度的优化调度模型。在日前考虑多种储能模式对IES经济性的影响;日内利用场景分析法描述滚动预测的不确定性来提高系统经济运行稳定性;再基于模型预测控制方法,构建日内与实时的反馈闭环优化,平抑由预测误差导致的系统功率波动。仿真结果表明:多源储能模式有助于提高IES的经济性;多时间尺度调度既可以保证IES运行的经济性,又能有效降低不确定性对系统实际运行的影响,减轻电网平抑功率波动负担。