信息物理系统的深度融合使得综合能源系统在国内外得到迅速发展,以实现低碳高效的社会目标。考虑到不同能源系统之间、能源网络与信息网络之间的耦合关系以及多重不确定因素对综合能源系统的影响,首先概述了信息物理系统融合背景下开展综合能源系统可靠性评估的必要性。其次,指出综合能源系统中能源物理元件以及需求侧用能行为相应的等效多状态...
我国能源转型的目标是发展低碳、高效的新一代能源系统。新一代能源系统将面临新的风险,有必要对其开展研究以定量刻画风险,识别薄弱环节,从而增加系统抵抗风险的能力,确保能源转型的成功。首先按照地理跨度从国家、区域、城市、园区和用户层面对新一代能源系统的概念进行了定义,进而介绍了对其开展风险评估的含义及意义。然后按照电、热、气、...
电网与气网耦合日益加深,分析电网或气网故障对电-气互联综合能源系统安全稳定运行的影响具有重要意义。在此背景下,计及电-气互联综合能源系统的互补特性,提出一种考虑关键故障筛选的混合控制方法。该方法为一种迭代算法:主问题针对预想故障集中的关键故障集,提出最优预防控制策略;子问题基于主问题控制策略,针对预想故障集中关键故障外的其他...
天然气机组的大规模引入使得电力系统和天然气系统耦合更为紧密,这也导致天然气系统运行方式会对电力系统的安全可靠运行带来重大影响。现阶段对电力系统连锁故障发生机理和模型构建等内容的研究已经开展较多。然而,传统的电力系统连锁故障研究仍集中于电力系统侧,忽略了与天然气系统耦合的因素。电-气耦合的背景下,天然气系统中发生的随机故障...
针对电-气混联综合能源系统在极端事件下的恢复力问题展开研究。对自然灾害类的极端事件进行分类,并提出了综合能源系统的恢复力指标和分析框架。在此基础上,采用网络栅格法模拟自然灾害对能源系统的破坏情况,针对地表自然灾害和地质自然灾害分别提出了三状态和四状态的马尔科夫状态转移模型。构建了综合能源系统的最小切负荷模型,通过蒙特卡洛...
针对区域多能量枢纽(energy hub,EH)互联的热电耦合综合能源系统(integrated energy system,IES),提出一种综合考虑静态安全因素与热电最优潮流的IES联合优化运行模型。模型为双层结构,首先提出热电耦合网络最优潮流计算方法,并在此基础上建立整个系统的静态安全评估指标。上层模型以系统运行经济性与静态安全性为目标,优化各EH单元的冷热电输出...
针对含风电机组的电-气耦合系统在最大负荷裕度及其相互影响问题,考虑电力网络,天然气网络及能源集线器3部分等式和不等式约束,以电力网络与天然气网络的最大负荷裕度Pareto最优为目标,构建含风电电-气耦合系统概率最大负荷裕度多目标优化混合最优潮流模型。采用随机响应面法处理风电机组出力的不确定性,提出了结合牛顿法、快速非支配排序遗传算...
可再生能源的间歇性出力以及负荷的波动给综合能源系统(integrated energy systems,IES)引入了大量不确定性因素。提出了一种基于K-means聚类技术改进的多线性蒙特卡洛概率能流计算方法。首先,引入输入随机变量整体灵敏度系数概念,并以权重系数的形式修正输入随机变量样本,改进K-means聚类效果,确保各聚类簇均具有较小的波动范围。然后,采用多线...
区域综合能源系统(regional integrated energy systems,RIES)集成了冷、热、电、气等多种能源形式,是现代能源供给体系的发展方向,有利于实现区域内能源的综合利用与管理,而多能流的计算是RIES分析的基础。考虑RIES的不确定因素,提出一种概率多能流计算方法。首先建立多能流计算模型,包含供冷系统、供热系统、电力系统及天然气系统的方程,使用...
由于电力网络与热力网络耦合逐步加深,有必要研究电-热互联综合能源系统的安全分析与评估。考虑到电-热负荷波动的不确定性,提出一种电-热互联综合能源系统区间潮流计算方法,以定量评估不确定因素对系统运行状态的影响。首先推导和建立了管道压降方程的等值函数;然后提出一种基于线性优化的区间潮流方法,通过变量代换得到迭代初值,并采用优化方...
为描述电、热负荷不确定性对综合能源系统的影响,建立了电-热综合能源系统区间能流模型。首先,计及电-热综合能源系统负荷的不确定性,分别建立了电力网络区间模型和热力网络区间模型。然后,考虑热电联产机组、水泵和热泵建立了一种更符合实际情况的电热耦合元件区间模型。最终,通过电热耦合元件实现了电力网络和热力网络的耦合,建立了电-热综合...
电气联合系统因其清洁性、灵活性引起众多关注,然而燃气电站与P2G(powerto gas)电站作为两个系统的连接者,其行为受实时电价与气价影响。针对这一问题,提出一种基于价格激励的气电联合系统的双层优化模型。该模型同时计及了电网潮流和燃气管网的动态能量流,考虑燃气电站与P2G电站的套利特性,利用价格激励的方式引导其决策行为,从而增加风电消纳...
综合能源系统为多能源互补利用提供有效载体,而楼宇级的综合能源系统由于容易受到外界环境以及用户用能规律的影响,存在着大量的不确定性因素。基于一个由冷热电联产系统、储热装置以及插电式混合动力汽车等组成的居民能源集线器(residential energy hub,REH),研究了在不确定性因素下楼宇级综合能源系统经济运行问题。建立了基于机会约束规划的R...
利用综合能源系统的多元消纳技术和多元存储技术辅助解决可再生能源就地消纳问题,将电转气(power to gas,P2G)细分为电转氢气和电转天然气,考虑电解槽、甲烷反应器的实际运行特性,以及氢储能的充放过程,建立P2G精细化模型。在含P2G的综合能源系统中,针对可再生能源预测误差相对较大、负荷预测精度相对较高的特点,在源侧采用鲁棒优化的工程博弈模...
在全球各国推行节能减排政策的激励下,低碳型综合能源系统将成为未来能源结构转型的发展方向。考虑各子区域由不同的能源供应商负责运营的实际场景,首先提出了一种含多个能源集线器的综合能源系统基本框架,分析了不同主体的运行特性和运行约束,并引入了交替方向乘子法,构建了计及CO2排放水平的综合能源系统分布式日前低碳经济调度模型。最后运用...
在高比例可再生能源并网与智能电网快速发展的背景下,电力系统不确定性进一步增强。不确定性给输电网规划工作带来新的问题与挑战。鲁棒优化作为处理不确定因素的优化方法被引入到输电网规划问题中来,近年来成为研究热点。对输电网鲁棒规划研究展开综述。首先,归纳总结鲁棒优化在输电网规划中的研究现状。然后,基于鲁棒优化理论,通过一般形式的...
求交流潮流约束机组组合(AC power flow constrained unitcommitment,ACUC)问题的最优解具有复杂性,不仅需要考虑问题中的多个整数变量,问题本身也具有NP-hard特点。该文提出了ACUC问题的一种新求解方法,采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)分解和协调ACUC数学模型。通过对0/1整数变量的复制,并令其中一个复...
交流线路自适应重合闸利用健全相和跳开相之间的耦合关系进行永久性故障性质判别,考虑到直流线路故障清除后,健全极与故障极无耦合关系,并充分利用换流器的高可控性,提出了一种向直流故障线路注入特征信号的故障性质判别方法。首先详细阐述了特征信号的选取原则、特征信号的产生原理与调节;其次通过附加控制策略向直流故障线路注入特征信号,利用...
张北柔性直流电网工程是世界首个直流电网工程。新能源电场孤岛方式接入柔性直流电网时,由于直流电网故障后电压、电流发展速度和通过交流安控装置切除新能源机组时间匹配困难,特别是在新能源孤岛满功率接入条件下,任何扰动都可能引起柔性直流电网的盈余功率,进而引发柔性直流电网的大面积瘫痪。首先分析了新能源电场孤岛接入的柔性直流电网的2...
电转气(power to gas,P2G)技术可实现电能以天然气的方式大规模存储,使电力系统与天然气系统间具备能量流动的能力,加深了电力系统和天然气系统的耦合程度。天然气-电力耦合系统的优化运行是优化资源配置、提高能源调度利用效率的基础,对提升系统综合效益具有重要意义。针对P2G技术的运行层面,首先介绍了P2G技术的特点,进而综述了基于P2G耦合的...
可再生能源发电高比例渗透的电力系统容易因电力供需不平衡产生各种问题,影响电力系统的安全运行。电力弹簧(electricspring,ES)作为一种新技术能够克服需求侧管理模式已有方法的不足,通过将波动的能量转移给非关键性负载确保电力供需平衡,提高电网的稳定性。文章通过回顾该领域已有文献,综述了电力弹簧的提出背景、模型以及稳态运行原理;探讨了...
综合能源系统将多种能源进行耦合,对电、气、冷、热等多种能量进行多维度的协调管理和分配,是能源互联网在区域内的具体实现。提出了一种基于改进型Kriging模型的综合能源系统规划方法。首先建立了综合能源系统各主要设备的多能流网络模型,结合混沌采样算法构建了一种改进型Kriging模型,通过模型拟合所得到的局部极值点和最速下降点等线索来搜索...
直流附加阻尼控制通常是利用有功功率或频率进行调制,控制目标单一,且不考虑与励磁控制的协调,导致有些情况下不能取得满意的控制效果。为此,该文提出一种协调直流附加阻尼和发电机励磁的微分代数多目标全息反馈非线性控制方法。该方法通过合理确定目标函数并由目标函数构建符合Brunovsky标准型的多目标方程,将非线性空间控制问题转换到线性空间...
针对含静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的多区域互联电力系统,基于反步法,进一步应用自适应控制以及滑模控制中的指数趋近律,设计了含SSSC的非线性控制律。首先,建立了含SSSC的两区域互联电力系统模型,将其简化为两机系统进行研究。其次,引入非线性阻尼算法(nonlinear damping algorithm,NDA)改进反步法,减小了...
2016年云南电网与南方电网主网异步互联前期,开展了孤岛试验,实验过程中发生了频率低于0.1Hz的超低频频率振荡事件。2018年,渝鄂背靠背工程即将投运,工程投运后西南电网将与华北-华中主网实现异步互联。西南电网与云南电网都具有水电资源丰富、水电机组占比较高的外送型电网结构。为防御西南电网与华北-华中电网异步互联后可能引发的超低频频率...
当大规模互联系统发生主动解列后,受端电网将出现有功功率不足、频率大幅下降的问题,需要采取切负荷措施保证受端电网的频率稳定。首先,建立了以最小切负荷代价为目标,综合考虑暂态功角稳定约束、节点电压约束、频率稳定约束、负荷电压-频率特性以及调速器一次调频作用,制定紧急控制策略的数学模型。其次,由电网主动解列的特征,简化模型中的大规...
针对水电高占比电网超低频振荡抑制需求,提出一种兼顾一次调频性能和超低频振荡抑制的水轮机调速器PID参数优化方法。以机组功率响应曲线上升时间、稳定时间以及反调功率为一次调频性能指标,以调速器和原动机系统在超低频段的阻尼水平作为超低频振荡阻尼性能指标,建立综合优化目标函数,采用智能算法进行参数优化。提升水轮机调速器在超低频段的...
针对电能路由器接入目前传统配电网及电力电子化配电网潜在的稳定性问题,在电能路由器主电路拓扑的基础上,基于阻抗匹配理论,详尽推导了电能路由器在dq坐标下的小信号阻抗模型,并通过注入小信号电压扰动信号测量实际阻抗,验证所建立的解析模型的准确性。同时结合广义奈奎斯特稳定性判据以及阻抗模型,分别给出了电能路由器与电力电子配电网并网系...
强迫振荡通常是由发电机的机械功率受到周期性扰动引起的低频振荡。解决强迫振荡问题的关键是准确定位扰动源的位置并消除扰动源。提出了一种基于功率谱密度的发电机机械功率扰动源定位方法。该方法推导了扰动源到发电机有功功率的传递函数和发电机有功功率的功率谱密度的解析关系。利用上述解析关系可以对每一台发电机进行逐一判断,定位扰动源...
电气距离是无功电压分区控制的基础。现在广泛应用的电气距离计算方法是灵敏度法,但是该方法缺乏空间位置关系的概念且计算结果不准确,难以令人信服。针对以上缺点,文章从阻抗角度提出了一种新的电气距离计算方法,即等效传输阻抗法。该方法以潮流追踪为基础,在构建广义支路求取等效传输阻抗的基础上,取其模定义为电气距离。该电气距离通过等效传...
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