基于PSASP的电热耦合能源系统潮流计算

针对以电/热/冷多类型能源耦合为特征的能源互联网系统,建立了热力管网系统关键设备的稳态模型,研究了电热耦合能源系统的潮流计算方法。同时基于目前国内电力系统分析普遍采用的电力系统分析综合程序(PSASP),利用用户程序接口(UPI)开发了电热耦合能源系统的潮流计算程序,充分利用成熟的电力系统分析商业软件的功能,实现综合能源网络的稳态计算,为能源互联网做进一步的系统分析奠定基础。     

基于能流耦合机理的热电耦合综合能源系统潮流分析及对比

热电耦合综合能源系统对提高能源利用率、实现可持续发展具有重要意义,潮流计算作为研究稳态热电耦合综合能源系统的常用方法,能够计算出系统网络的能流分布,为后续的规划、运行、调度提供数据基础。该文基于热电耦合规律,考虑热力系统中回水热损失改进了传统热力系统模型,并结合电力系统模型组成了热电耦合综合能源系统潮流计算模型。在此基础上研究了统一求解法与分立求解法两种潮流计算方法。建立算例系统,分别采用分立求解法与统一求解法进行潮流计算,并对比分析二者的计算性能及结果。结果表明：在设定算例系统计算精度为10-2时,统一求解法与分立求解法均可满足热电耦合系统潮流计算要求。系统中电网节点功率满足基尔霍夫定律,热网由于需要工质来承载能量,在流动时产生损失时除单纯的能量损耗外还需考虑工质损失,因此回水总量少于供水总量。系统采用以热定电时,分立求解法总迭代次数为10次,耗时8.48 s,统一求解法迭代次数为8次,耗时10.56 s,考虑热网和电网的相互影响时,分立求解法迭代次数和耗时大幅增加,统一求解法基本不变,因此采用以热定电时分立求解法更加简便,在考虑热网和电网的相互影响时,适合使用统一求解法。     

基于电热耦合潮流的综合能源系统风险评估方法

安全可靠是综合能源系统的基本要求,为保障综合能源系统的供能可靠性,开展其风险评估研究具有十分重要的意义。文章首先建立考虑蒸汽网络的电热耦合潮流计算算法,接着设计考虑运行侧与用户侧的综合能源系统风险评估指标体系,最后提出基于电热耦合潮流的综合能源系统风险评估流程。算例结果表明,文章所提出的风险评估指标及分析方法可以有效识别多能流系统的整体风险。     

基于精细化热网模型的电热综合能源系统时序潮流计算

综合能源系统包含多热源环状管网且以电热耦合元件为平衡节点.然而,潮流计算中未能详细考虑热网中热能传输动态特性和管道水流局部阻力,也未能清晰定义热网负荷节点类型.文中提出一种基于精细化热网模型的电热综合能源系统时序潮流计算方法.首先,综合考虑热网管道中各种阻力对管道水流量的影响,建立了考虑精细化阻力的水力模型.基于热网管...     

基于综合潮流的电热耦合系统分布式能源规划

针对电网-热网耦合的综合能源系统,研究了系统的潮流计算模型,包含电力系统模型、热力系统模型以及电热耦合设备模型,提出基于牛顿-拉夫逊法的综合能源系统潮流求解方法。基于综合能源系统的潮流计算结果,提出一种区域综合能源系统的网络规划方法,以系统设备投资运行成本最小为目标函数,分布式能源的安装位置及容量为决策变量,采用粒子群算法对分布式能源配置方案进行优化,并通过某区域综合能源系统算例验证了所提方法的合理性。     

电热联合系统潮流计算

热力系统和电力系统通过电热耦合元件耦合后形成了电热联合系统。电热联合系统潮流计算能为电热联合系统后续的规划、运行、调度打下基础。文章以传统的水热联合模型为基础,根据量调节方式下的热网模型,建立了质调节方式下的热网模型。在此基础上对比研究了顺序计算法、联合计算法等2种电热联合系统潮流计算方法。顺序计算法依次计算热力系统潮流、"以热定电"功率和电力系统潮流,方法原理简单且计算量小;联合计算法则是将热力系统、热电耦合元件和电力系统等3个部分的方程联立,然后用牛顿–拉夫逊法计算,计算精度相当高。算例仿真及对比分析表明,顺序计算法更适用于以热定电的电热联合系统的潮流计算,而联合计算法更适用于电热相互影响的电热联合系统潮流计算。     

基于分立求解的电气耦合综合能源系统多能流联合计算方法

电力系统和天然气系统通过大量的燃气电厂、电转气设备等紧密耦合在一起,构成了电气耦合综合能源系统,本文提出一种基于分立求解的电气耦合能源系统多能流联合计算方法.首先,建立天然气系统、电力系统,以及耦合环节天然气发电机的模型.然后,提出基于分立求解的电气耦合综合能源系统多能流模型,通过读取天然气发电机的有功出力,计算得到其...     

综合能源系统潮流及最优潮流计算模型与方法综述

综合能源系统（IES）对促进能源互补利用、提高综合能源利用率具有重要意义,多能流潮流分析关乎IES的规划、运行和控制。本文探究了IES潮流及最优潮流的研究现状,从计算模型和方法2个方面展开综述。介绍IES的发展、结构、多能流计算模型,分别概括和总结IES潮流及最优潮流的问题和求解方法,综合全文,指出当前IES多能流计算的不足及今后的研究趋势和展望。结果表明:目前缺乏对于电-热-气IES的多能流建模与算法的深入探究,较少涉及准稳态及暂态模型,未充分考虑多种能源的互动;能源集线器虽然能够统一描述耦合环节,但应根据实际情况深化耦合环节的建模方法;IES配置多元储能装置能够进一步提高能效率,便于灵活调用能源,但目前的模型很少计及储能装置;现有潮流及最优潮流的算法不够丰富,较少涉及多目标最优潮流,其安全可靠评估体系有待进一步完善。     

基于解析法的电-热互联综合能源系统概率潮流计算

综合能源系统包含了大量的不确定因素,因此需要考虑综合能源系统在不确定环境下的运行状态。文中基于解析法和近似法,提出一种辐射状供热网络概率潮流快速计算方法。首先通过正态分布函数的数字特征得到管道流量的均值与方差,然后利用连续型随机变量的性质得到了节点温度的均值与方差,当求得热电联产机组热出力概率分布后可得机组电出力概率分布,最后求得电网各状态变量的概率分布。文中方法不需要迭代即可计算出稳态潮流与概率潮流,且不存在收敛性问题。该方法能在保证计算精度的同时,极大地提高计算速度,可为综合能源系统的不确定性分析和风险评估提供参考。     

基于统一潮流模型的电—气耦合综合能源系统静态灵敏度分析

针对典型的电—气耦合综合能源系统,提出一种基于统一潮流模型的静态灵敏度分析方法,用于分析电力与燃气供能系统间的交互作用机理。首先,给出电—气耦合综合能源系统的统一潮流模型。然后,在此基础上,定义电—气耦合综合能源系统的燃气压力—节点注入功率灵敏度矩阵。最后,结合典型场景下的综合能源系统灵敏度指标,分析电网节点注入功率对燃气压力的影响,定位综合能源系统的薄弱环节。算例表明,所提方法可为区域综合能源系统的安全稳定运行提供辅助信息,有效提升了系统的安全性。     

基于时间序列与耦合分析的区域综合能源系统多能潮流计算方法

由于区域综合能源系统中存在电、热等难以耦合分析的多种能源潮流,提出基于时间序列与耦合分析的区域综合能源系统多能潮流计算方法。首先,利用时间序列分析该系统的调频特性,获取该系统的运行频率,并构建区域综合能源系统稳态网络模型。然后,分别计算电力系统与热力系统潮流,并通过电热耦合分析,得到该系统多能潮流计算结果。最后经实验验证：该方法可以精确计算热力系统中不同管道的供热温度与回热温度,还能够计算得出电力系统运行时的电压、有功功率与无功功率,实现较为全面的多能潮流计算。     

基于数据驱动的电-热互联综合能源系统线性化潮流计算

电-热互联综合能源系统非线性潮流方程的线性化处理是简化电-热互联综合能源系统运行与控制分析计算的一种重要方法。基于偏最小二乘法及最小二乘法对电-热互联综合能源系统的历史数据进行处理，构建热网中节点热功率到管道流量、节点供水温度和回水温度的回归模型以及电网中节点有功和无功功率注入到节点电压相角和幅值的回归模型。结合电-热耦合单元的模型，提出一种基于数据驱动的电-热互联综合能源系统潮流线性化模型，通过历史数据与物理模型的融合克服了传统物理模型的数值稳定性问题。     

考虑双向耦合的电-气综合能源系统时序故障恢复方法

电力系统和天然气网络通过双向耦合可以实现高可靠性运行。为解决电-气综合能源系统在发生故障后的恢复问题,提出了一种时序故障恢复方法。一方面,考虑燃气轮机和电转气设备的双向耦合特性,在恢复过程中通过调度其出力大小实现电力-天然气网络的互补共济;另一方面,考虑到恢复过程中大多设备具有时序特性,如储能电池容量、负荷大小、风光机组出力大小以及网络拓扑的变化,建立了一个多时序的故障恢复混合整数规划模型,并通过分段线性化的手段将模型处理得易于求解,从而得出故障恢复过程中最优的拓扑开关操作序列。最后,通过对13节点配电网和6节点配气网的联合仿真证明了所提方法的有效性。     

基于PSO-Newton法的电-气综合能源系统能流计算

在全球能源形势日趋严峻的情况下,传统单一的电力系统能源结构已经无法满足发展的需求。随着电解制取天然气(P2G)技术及燃气轮机技术的迅速发展,电力系统与天然气系统的联系变得紧密起来。能流计算作为电-气系统耦合分析的基础与关键,对其研究显得尤为重要。文中首先分析了电力系统与天然气系统数学模型,针对牛顿(Newton)法中较难解决天然气系统对压力初值的选取问题,提出利用粒子群(PSO)算法对压力初值进行优选;然后利用Newton法顺序求解电-气综合能源系统(IES)的能流;最后在由IEEE 14节点配电系统和14节点天然气系统组成的电-气耦合系统中验证了所提方法的可行性和准确性。     

综合能源系统多能流准稳态分析与计算

多能流计算及互动分析是综合能源系统的重要基础,分析多能流交互机制,建立由电、气、热网和耦合元件组成的综合能源系统模型,提出针对多能流计算的分解法和统一法的求解框架和求解方法。针对目前基于牛顿法的多能流算法对初值较为敏感的不足,提出基于自适应步长因子的改进统一法,对比分析3种算法的准确性、收敛性和收敛时间。考虑扰动后的过渡过程和网络间的多时间尺度特性,将综合能源系统交互过程划分为4个准稳态阶段,分析基于准稳态多能流的交互作用。最后,基于一个双向耦合的综合能源系统,以电网支路开断为例对系统进行分析,验证了所提算法和准稳态分析的有效性。     

基于功率守恒原理的电热联合系统潮流计算方法

潮流计算是对电热联合系统进行稳态分析的基础,热电联供机组等耦合元件引起的多能流耦合使得联合潮流计算复杂化。现有联合潮流计算方法中,整体法存在计算效率不高和病态雅可比矩阵的问题,而对分解法的相关研究缺乏收敛性质的分析和应对迭代发散的解决方案。为改进上述问题,针对耦合元件存在于热电平衡节点的联合系统,基于功率守恒原理推导了使用分解法时热网和电网平衡节点功率的迭代式,据此分析了分解法的收敛性质,并指出了迭代式的不动点即为平衡节点功率的解析解,进而提出了一种求解联合潮流的新方法。最后,通过设计电热联合系统算例证明了所提方法不但具有快速性与准确性,能够解决分解法存在的发散问题,而且可以用于热电耦合元件参数可行域估计。     

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。     

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。