电-气综合能源系统供能恢复协调优化决策研究

电-气综合能源系统在供能中断后的恢复过程中应从全局优化供能资源以获得最大的恢复净收益。分析气转电综合能源系统中配电系统和配气系统在源网荷侧的耦合关系,讨论配气系统恢复操作引发的暂态过程对配电系统的影响。在此基础上建立综合考虑恢复收益和成本的电-气综合能源系统供能恢复优化模型,并提出协调优化决策方法。通过气转电流量优化决策,确定各燃气轮机最优获气流量,实现配电系统与配气系统的解耦。通过配电系统、配气系统并行分区划分及各分区独立的恢复方案优化,得到使电-气综合能源系统供能恢复净收益最大化的恢复方案。最后,通过仿真分析验证了所提协调优化决策的有效性。     

考虑可靠性的电-气综合能源系统规划研究综述

随着燃气机组(natural gas-fired plant,NGFP)的大规模应用和电转气(power to gas,P2G)技术的逐渐成熟,催生出了新的能源体系-电-气综合能源系统(integrated electricity-gas energy system,IEGES),规划是IEGES从理论到工程实践的基础。为了提高IEGES的利用效率和供能的可靠性,本文首先介绍了IEGES的研究现状,并针对现有研究存在的问题,概括了IEGES的可靠性及可靠性指标;介绍了IEGES及其耦合元件;并对IEGES规划的基本形式进行了归纳总结。     

电-气综合能源系统多故障两阶段恢复策略

考虑电-气综合能源系统中电力系统和天然气系统的耦合运行情况,并运用储电、储气、P2G等设备,提出了两阶段的恢复策略和恢复模型。在应急恢复阶段以恢复过程中电-气综合能源系统的经济损失最小为目标,优先恢复负荷能源供应及一部分故障设备,在综合恢复阶段恢复剩余的故障设备。构建了一个考虑多种设备的两阶段故障恢复混合整数模型,并运用分段线性化的方法进行处理。得出故障恢复过程中的最优拓扑恢复序列,并给出最优恢复方案,最终使系统在恢复进程中综合经济损失最小并使恢复效率达到最大。最后通过仿真验证了所提策略的有效性。     

计及双向耦合的气–电综合能源系统全动态多速率联合仿真算法研究

高效与低碳的能源利用目标促使电力系统和天然气系统耦合日益紧密,形成区域内能源生产、分配、消费一体化的综合能源系统。为明晰各能源子系统动态过程相互影响,改善系统控制能力,相关研究从稳态分析逐步深入到动态过程。然而,不同系统动态特性、时间常数、建模分析方法等显著差异给综合能源系统的动态过程仿真、控制策略验证等环节带来了巨大挑战。为有效揭示电网与气网运行中动态过程耦合机理,该文以能量双向耦合的气–电综合能源系统为研究对象,首先在天然气网络稳态潮流计算的基础上,采用特征线法进行动态过程的数值求解;随后以燃气轮机和电转气为接口建立双向耦合环节动态模型,并提出气–电综合能源系统全动态多速率联合仿真算法;最后通过两种典型动态场景对气–电双向耦合模型和仿真算法进行验证,结果表明,该模型和算法可以有效反映不同动态过程中气、电子系统之间的相互影响,为综合能源系统动态过程研究提供有利手段。     

考虑电转气响应特性与风电出力不确定性的电-气综合能源系统协调调度

未来可再生能源将在新型电力系统中占主导地位,风光消纳问题会日趋严峻,电转气技术可以应对风电波动,为解决这一问题提供了有效途径.现有研究在电-气综合能源系统调度过程中虽然考虑了电转气设备,但忽略了电转气设备的响应特性,这不仅夸大了风电消纳能力,而且难以保证调度结果的可行性.为解决上述问题,提出了在风电不确定条件下考虑电转...     

考虑热备用的气-电耦合园区综合能源系统弹性调度

随着气-电耦合园区综合能源系统IEGS(integrated electricity and gas community system)内部能源耦合程度的逐渐增强和其日益增长的供能可靠性需求,制定合理有效的调度策略增强系统对供能端故障的适应性愈加重要。为此,计及IEGS电、气互补运行特性,制定了考虑蓄热装置热备用的气、电互补多阶段弹性调度策略。首先,计算各个时刻发生气源、电源故障时满足重要负荷所需的最小储能备用容量;然后,基于备用信息进行考虑热备用约束的日前经济调度,若发生源端故障,系统切换至故障运行模式,优先保证重要负荷供能;最后,选取夏季运行日数据进行调度策略的验证分析。结果表明,考虑热备用的IEGS气、电互补弹性调度策略可在不明显改变运行成本的情况下提升系统对源端故障的适应性,保证故障域内重要负荷的可靠供给,具有较强的运行弹性。     

考虑风电不确定性的电-气综合能源系统协调优化

风电不确定性与波动性是制约风电消纳的关键因素,传统优化方法在处理风电不确定性时存在诸多局限,电-气综合能源互补优化可提高风电利用率。基于此,建立了以电转气装置为耦合元件的综合能源调度模型,以常规机组运行成本、弃风惩罚成本等为系统优化目标。首先,通过数值天气预报方法对风速进行预测,建立预测误差累加状态转移矩阵,构建风场景马尔科夫链模型形成不确定合集;然后,通过拟合形成服从威布尔分布的风功率预测场景集,以引入扰动的改进型蝙蝠算法对模型进行求解。最后采用修改后的IEEE39节点算例验证了所提模型对风电消纳的经济性和实用性。     

考虑电转气的电-气耦合系统协同优化规划方法

以燃气机组和电转气(P2G)设施构成的电力-天然气耦合系统提高了不同能源系统的互动性。为实现规划年耦合系统的安全经济运行,文中提出了以年投资成本、年运行成本之和最小为目标的考虑P2G的电-气耦合系统优化规划方法。该优化方法可得到规划年燃气机组、P2G厂站、电力线路、燃气管道的投建状态和典型日燃气机组、P2G厂站的最优出力。然后,基于所提方法对7节点天然气和9节点电力系统进行不同场景的建模计算。最后,免疫算法解算结果表明,P2G厂站位置的合理规划可降低天然气网络管道的建设成本,燃气机组和P2G厂站的出力调整可降低系统的运行成本。     

考虑精细模型的电-气综合能源系统优化运行方法

随着电力系统与天然气系统耦合程度的不断加深,电-气综合能源系统的优化运行成为当下研究热点。然而,电力与天然气系统的非凸非线性为模型的优化求解带来了巨大挑战,诸多研究工作对模型做了简化处理可能导致调度策略不可行。为此,文中构建了电-气综合能源系统优化模型,采用较为精细的电网交流潮流模型和气网稳态模型构成电-气综合能源系统模型,并采用粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)算法进行求解。为考虑复杂的耦合系统约束,文中将基于分别循环迭代的电-气综合能源系统能量流计算方法嵌入粒子群算法中,根据粒子位置得到非平衡机组出力、非平衡气井产气量,通过能量流计算得到系统的运行状态,进而将上下限约束作为罚项添加到粒子的评价函数中,并赋以较高的权重。在仿真验证中,文中将13节点电力网络与7节点天然气网络耦合作为测试系统,验证了优化方法的有效性。     

计及电-气双向耦合的综合能源配电网优化重构

摘要：综合能源系统是实现电网、气网以及热网等多种能源系统深度融合,利用能量耦合互补等优势提升整个系统能源利用效率的有效形式。为提升综合能源系统优化运行能力,本文首先基于电转气技术与天然气发电技术,构建了的电-气双向耦合综合能源系统总体模型。进而考虑配电网重构技术（Distribution Network Reconfiguration Technology,DNR）中拓扑结构灵活可控这一特性,在配电子系统中引入开关变量、系统运行总费用最低这一目标函数及网络辐射状拓扑结构等约束,建立了配电子系统重构模型。从降低模型求解复杂性的角度,应用二阶锥松弛、乘积变量线性化及分段线性化等方法,将原始综合能源配电网重构非凸非线性模型转化为混合整数二阶锥规划（Mixed integer second-order cone programming,MISOCP）问题求解。仿真结果表明,在电-气双向耦合的综合能源系统中应用配电网重构技术,能够降低综合能源系统运行费用,同时有效支撑了配电子系统电压与配气子系统气压。     

计及用户行为及满意度的电-气综合能源系统优化调度

文中以含电转气装置的电-气综合能源系统为研究对象,在引入分时能源价格引导用户进行用能调整的基础上,建立了一种计及价格敏感型用户用能行为和用户满意度约束的优化调度模型.能源供应商通过引导用户进行用能调整的同时,还要兼顾用户的用能体验水平,模型以包含了对于用户削减负荷提供补偿的综合运行成本最小为决策目标,对系统进行全局优化...     

缓减电压暂降影响的电-气综合能源系统储气装置选址定容方法

针对电力系统故障导致的电压暂降通过电-气耦合设备对系统造成多次影响的问题,提出了一种缓减电压暂降影响的电-气综合能源系统储气装置选址定容方法。分析了电力系统发生电压暂降事件对电-气综合能源系统的影响;基于灵敏度分析提出了天然气系统储气装置选址方法;综合考虑投资成本与效益,以安装储气装置后效益的最大值为目标函数,确定储气装置最佳配置方案。通过对由IEEE 14节点电力系统和11节点天然气系统构成的电-气综合能源系统进行算例分析,验证了该缓减方法的正确性与有效性。     

计及供能可靠性的电-气互联传输网络优化规划

现有电-气互联综合能源系统(IEGES)的传输网络规划仍侧重于考虑输电系统可靠性,对电-气双向联供的可靠性考虑不足;并且传统电、气子系统网络独立规划的模式将难以满足日益增长的综合负荷需求.针对上述问题,重点研究衡量IEGES供能可靠性,完善了以电为主的IEGES传输网络规划模型;将可靠性引入传输网络优化规划的目...     

考虑参数不确定性的区域电-气联合系统的概率-模糊能流评估

电-气联合系统(EGS)中存在大量的不确定因素,而现有研究仅考虑了电、气负荷以及风电功率的概率不确定性对EGS能流分布的影响。为此,提出在EGS的能流分析中进一步考虑天然气管道及电-气耦合设备参数的不确定性,并根据这些参数呈现的不精确、受主观经验影响等特点,提出用模糊模型来描述其不确定性。在此基础上,以中压配电网和配气网耦合形成的区域EGS为对象,综合考虑上述概率、模糊不确定因素以及中压配电网的不对称、不接地特点,提出区域EGS的概率-模糊能流评估方法。所提方法以蒙特卡罗模拟、α-截集法和证据理论为基础,适用于区域EGS能流的概率评估、模糊评估以及概率-模糊综合评估。以33节点中压配电网以及11节点配气网构成的区域EGS为算例,验证所提方法的有效性。仿真结果表明,不计及天然气管道和耦合设备参数的不确定性,很可能导致对区域EGS能流分布的评估结果过于乐观,从而低估区域EGS的运行风险。     

计及需求侧管理的多电-气互联综合能源系统分散协调调度

针对电、气、热相耦合的多电-气互联综合能源系统(IEGES),将高渗透率区域和低渗透率区域作为不同的利益主体,提出一种考虑日前联络线调度计划的多IEGES分散协调调度模型。在对各区域内热电解耦热电联产机组(CHP)等元件建模的基础上,引入考虑用户满意度的需求侧管理,以经济环境效益为目标,采用目标级联分析法——将单个全局变量联络线功率分解为2个局部变量,再代入各自区域内优化元件出力计划,进行求解。在一个含3个IEGES的综合系统中对所提模型进行仿真实验,验证了所建模型和求解方法的合理性与有效性。结果表明:联络线电量交互、需求侧管理和热电解耦CHP的协调配合增强了整个系统时空源荷匹配,在经济、环境和风电消纳等方面也更具优势;基于目标级联分析法的分散协调调度更适合于未来电力市场开放环境下的多IEGES分区自治优化。     

电-气互联综合能源系统安全分析与优化控制研究综述

综合能源系统为提高能源利用效率、多能互补及构建低碳可持续能源系统奠定了基础,然而值得注意的是,深度耦合的多能源系统亦面临着不可忽视的运行风险,尤其当耦合系统之间缺乏有效的协同安全控制策略。鉴于此,综述了电-气互联综合能源系统安全分析与优化控制研究,介绍了电-气互联综合能源系统稳态与暂态潮流模型,包括非线性、线性及凸松弛模型;介绍了电-气互联综合能源系统安全分析研究,包括状态估计、安全评估、可靠性分析及韧性分析;介绍了电-气互联综合能源系统优化控制研究,提出了多时段滚动预防与校正控制模型;展望了电-气互联综合能源系统安全分析与优化控制未来可深入研究的方向。     

基于气网动态精细化建模的区域电-气综合能源系统机会约束最优能流计算

随着国家能源转型和“双碳”目标的逐步实施,燃气发电在我国电力系统装机中占比不断提高,日益密切的电、气耦合关系使电-气综合能源系统受到更多关注。为此,研究了考虑气网动态精细化建模对含出力不确定的分布式新能源发电的区域电-气综合能源系统运行策略的影响。提出考虑管道气流方向灵活可变的气网动态复频域建模方法,提升了电-气最优能流的计算精度;采用机会约束建立分布式新能源发电不确定性对电网和气网运行影响的模型;算例测试结果表明气网动态精细化模型可有效提升区域电-气综合能源系统对运行不确定性的应对能力。