综合能源系统具有多能互补、灵活运行、能源梯级利用等特性,是提高能源利用效率、促进可再生能源消纳、推进能源领域革新的重要技术途径。随着电、气、冷、热等异质能源系统的耦合日益深入,局部扰动将经由耦合组件传递至整体多能网络,互联综合能源系统相较于独立运行的单一能源系统将面临更高的风险与挑战,关于综合能源系统安全性分析的研究亟待...
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;...
研究综合能源系统的运行可靠性评估对规避综合能源系统的短期风险、保障其安全稳定运行具有重要价值。考虑系统运行状态、实时运行环境等因素的影响,分析综合能源系统在当前状态下未来短期内的可靠性水平,通过给出实时的运行可靠性指标为系统的运行调度提供决策支持。首先介绍综合能源系统的发展背景及意义、运行可靠性评估的概念及必要性;然后...
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...
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...
针对含双馈感应式风机(DFIG)风电场电-气耦合多能流系统的最大负荷裕度及其耦合影响问题,考虑天然气管网的动态特性,建立考虑DFIG稳态模型和能源路由器(EH)的含参连续混合潮流模型;采用随机响应面法(SRSM)拟合DFIG出力,结合预估-校正及电-气系统耦合交替迭代获取电力系统负荷节点的有功功率-电压曲线、天然气系统流量-气压曲线及其负荷裕度期望...
提出一种面向电-热综合能源系统(IEHS)的双线性抗差状态估计方法。首先,通过引入辅助变量构建IEHS的线性加权最小绝对值(WLAV)模型,然后通过一次非线性变换与求解一个二次规划模型得到状态变量的估计值。所提方法的优势为:对强相关的多不良数据具有较好的辨识能力;不需要进行非线性迭代,因而具有较高的计算效率。在搭建的IEHS测试系统上验证了所...
提出了一种计及相关性的基于高斯混合模型(GMM)的多点线性半不变量法电-热互联综合能源系统概率潮流(PPF)计算方法。构建了电-热互联综合能源系统潮流模型,采用GMM建立电-热互联综合能源系统源荷不确定模型,针对其输出变量的不确定性提出了基于半不变量法的电-热互联综合能源系统PPF计算方法,定量计算出相关输出状态变量的概率密度函数。由于电-...
区域综合能源系统(RIES)中自动化水平的提高为故障后的负荷转带奠定了基础,基于N-1安全准则的系统安全边界有待研究。针对以能量枢纽(EH)为多能供应源的RIES,提出了RIES安全域概念与模型;分析了RIES的N-1安全性校验方法,包括EH关键设备N-1安全性校验与EH关键管线出口N-1安全性校验;基于系统最大供能能力工作点,提出了安全边界仿真拟合计算方法,...
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...
大规模清洁储能技术之一的先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)具备热电联供、联储的能力,可作为能量枢纽接入综合能源系统,以提高系统运行的灵活性,促进新能源消纳。提出了一种可直观反映AA-CAES功率约束和储能状态约束的运行可行域刻画方法,为理解AA-CAES的热电耦合关系,分析热电联供模式的运行特点,评估系统的运行灵活性、供能能力和调节裕量提供...
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...
基于电-气互联综合能源系统子系统间的灵敏度矩阵,探究了电-气能源子系统间的交互耦合机理,提出一种提升综合能源系统运行安全性的改善措施。首先构建电-气耦合的综合能源系统模型,采用基于扩展牛顿-拉夫逊法的交替求解法求解该综合能源系统的多能流方程;在此基础上,借助综合能源系统灵敏度分析方法计算电压幅值-燃气负荷灵敏度矩阵和天然气系统...
随着综合能源系统网络规模的不断扩大以及耦合程度的不断加强,对其结构的稳定性和运行的安全性提出了更加严格的要求,为此将复杂网络理论运用到综合能源系统的静态结构与健壮性分析中。利用NetworkX对系统进行网络拓扑建模并调用G.degree、nx.betweenness_centrality(G)、nx.average_clustering(G)等算法计算其网络特征参数,在此基础上进一步分...
电-气互联系统中燃气轮机发电比重以及天然气网络规模不断增大,而传统电力系统可用输电能力(ATC)计算方法未考虑天然气系统的传输延时特性,为此,研究计及输气系统延时特性的电-气互联系统ATC计算。采用等间隔采样法表示延时的动态变化过程,计算不同时刻采样点天然气网节点压力以及燃气轮机进气量的边界值,将燃气轮机进气量转换为发电出力上限,求...
为量化风电波动和设备随机故障等多重不确定因素对综合能源系统的影响,提出了一种输配一体化综合能源系统的运行多指标评估方法。在模型上,建立了含上层输网级能源网架和下层配网级能源枢纽的统一架构,精细刻画电/气/热等多种能源在发输配用全流程的耦合特性;在方法上,通过状态空间分割分别处理风电波动和设备故障场景,提出混合等分散蒙特卡洛抽...
针对电-气耦合系统在恶意攻击下的风险分析,提出了一种计及电-气耦合系统连锁故障的信息物理多阶段协同攻击策略。为了诱导调度人员做出错误调度决策和降低电网的安全裕度,提出了一种以最大化线路过载程度为目标的改进负荷重分配(LR)攻击模型。综合考虑天然气系统与电力系统的调度时间尺度差异,构建一种新型的电-气耦合系统多阶段协同攻击策略:...
多种能源系统通过集成和优化而形成的综合能源系统(IES)为解决能源与环境问题提供了新途径。能量枢纽(EH)作为多种能源系统的耦合环节,其设备组成与容量配置对IES的安全经济运行至关重要。在此背景下,提出了一种计及N-1安全准则的含电力系统、天然气系统和热能负荷的EH优化配置方法。首先,在EH架构下,对IES的能源耦合部分进行建模;然后,以年综合...
随着电转气技术的发展和燃气机组占比的日益提高,电力、天然气系统间的耦合程度逐渐加深。在此背景下,对气电互联综合能源系统扩建规划时,考虑投建发电机组、输电线路、天然气气井、输气管道、风电场、电转气设备,并探究电转气设备和风电场协同扩建对系统扩建方案、风电消纳和经济性的影响。在计及电力、天然气系统相关运行约束的前提下,建立以...
对分布式能源站(DES)进行综合建模,结合规划与运行2类约束条件,从设备规划与系统运行总体经济最优的角度,提出了一种基于混合整数线性规划的DES配置-运行协同优化方法。通过算例验证表明,提出的方法可在考虑系统全年运行优化的基础上实现DES的选型与定容规划,减少设备配置冗余,降低系统运行成本,并且对于复杂的规划对象具有较高的求解效率。
针对电转气的强放热反应特性未得到充分重视和仅配置储热来增大风电消纳空间的方法存在局限的现状,在分析和考虑电转气热回收价值的基础上,建立兼顾规划经济性和弃风率的综合能源系统蓄热罐容量多目标优化模型,并使用法线边界交叉(NBI)法提供可行的求解Pareto前沿的方案。通过对比在不同电转气运行成本与不同放热效率情形下的系统规划与运行策略...
随着高比例可再生能源接入综合能源系统,在系统规划及运行优化过程中充分考虑不确定性及电/热储能灵活性的问题至关重要。提出了一种考虑可再生能源及多能负载不确定性的综合能源系统两阶段规划-运行联合优化方法。充分挖掘电/热储能的灵活性与上述不确定性的关系,进行互补平衡并改善系统的可靠性与经济性。所提出的两阶段优化问题在第一阶段主...
针对综合能源系统规划运行时缺乏对负荷、可再生能源预测误差和购能价格波动不确定性的考虑,构建了基于粒子群优化-区间线性规划的双层优化模型,用于求解计及不确定性的综合能源系统规划问题。为了说明所提优化配置模型能够显著提高系统运行的灵活性,给出了评价系统参与需求响应项目的潜力指标,量化分析了系统在响应电网削负荷指标和应对购能价...
为了对计及需求响应计划的区域综合能源系统容量配置的经济与环境效益进行综合评估分析,对并网型综合能源系统建立电价激励型需求响应(PBDR)下年总规划成本和年二氧化碳排放最小的双目标优化模型,采用价格需求弹性系数对用电负荷曲线进行修正,将负荷功率从高峰时段转移到其他时段。利用ε-约束技术将该双目标规划模型转化为单目标规划问题,通过求...
针对当前综合能源系统规划未考虑联络线峰谷差对电网运行的影响,提出了考虑联络线峰谷差和电网运行效益的综合能源系统规划方法。以电网全年运行费用和综合能源系统年费用标幺值之和最小为目标,以联络线传输功率为约束,建立了综合能源系统优化规划模型;利用精英保留策略遗传算法和分支定界法求解综合能源系统设备配置及优化调度,采用最优潮流求...
综合能源系统融合电、气、热等多种能源子系统,不同能源网络动静态特性与设备控制特性差异显著。为实现电、气、热异质能流网络和设备协同运行,建立综合能源系统混合时间尺度运行优化框架,包含混合分辨率建模与混合指令周期调度。混合分辨率建模采用与气网、热网动态过程相匹配的模型分辨率刻画能流动态过程,平衡模型的精确度与问题的复杂度,实...
在可再生能源大规模接入电力系统的背景下,为了利用不同能源互补特性解决电力系统弃风、弃光的问题,建立风电、光伏发电、凝汽式火电机组、热电机组、燃气轮机、联合循环燃气轮机、梯级水电和抽水储能机组的模型,在此基础上,考虑风电和光伏发电出力的不确定和水、热、电能量平衡,建立基于机会约束目标规划的风-光-水-气-火-储联合优化调度模型。...
在区域综合能源系统(IES)层面上,从市场角度入手,提出建立电-气-热多能源日前市场,阐述了负荷聚合商(LA)参与多能源日前市场的基本交易机制。在该市场模式下建立综合需求响应(IDR)模型,进而以LA利润最大为优化目标,研究基于IDR的电-气-热最优联合交易策略。为保证市场交易满足区域IES的安全运行要求,建立了电-气-热IES的网络模型。以IEEE33节点...
建立了一种考虑多风电场出力耦合特性的热电联合优化调度模型。该模型的目标函数为最小化火电及热电联产机组煤耗成本,并在电功率平衡约束中引入多风电场出力及电负荷的随机特性。模型求解过程中,基于Copula相关理论推导了考虑多风电场总出力耦合特性的概率模型,然后采用两阶段随机规划处理含随机量的等式约束,并应用一种自适应进化规划算法对所...
首先提出了一种含高比例分布式能源的智能园区运行框架,针对综合能源楼宇内冷热电联供系统、电动汽车、温控负荷等资源建立了计及用户用能需求的量化模型。进一步,基于电能双向流动特性,建立园区内多综合能源楼宇群电能共享模型,并通过智能园区商制定园区的日前优化调度策略。通过算例仿真,验证了所提方法可通过协调内部综合能源需求侧资源,进行...
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