考虑可靠性约束的综合能源微网供能能力评估

针对综合能源微网涉及多种能源相互耦合、各能源负荷供应能力难以量化评估的问题,提出了综合能源微网可行供能区间及可靠供能区间评估方法。首先,以综合能源微网为研究对象,结合能源集线器模型构建了典型微网系统模型,并提出综合能源微网供能能力概念。其次,构建综合能源微网可行供能区间模型,并进一步考虑供能可靠性约束,构建综合能源微网可靠供能区间模型。再次,基于NSGA-2多目标优化算法提出综合能源微网可靠供能区间模型的求解方法及流程。最后,通过算例验证了所提模型和方法的有效性和实用性。     

考虑多能耦合及品位差异的含储能微网可靠性评估

随着能源互联网的发展和能源交互程度的加深,多能源集成耦合系统对供能可靠性提出了更高的要求。因此,量化不同能源之间的耦合逻辑关系,研究综合可靠性评估方法是目前亟待解决的重要问题。针对传统可靠性评估方法难以合理有效地评估多能源耦合系统供能可靠性的问题,首先,以综合能源微网作为研究对象,结合能源集线器模型构建了典型微网系统的物理模型。其次,建立设备元件的状态模型并梳理微网系统可靠性的评价指标。然后,在此基础上,分析微网系统的运行机制、时序模型及存在的能源品位差异的问题,并通过故障模式影响分析法与蒙特卡洛模拟法相结合的方法,分别建立并网与电孤岛两种典型运行模式可靠性的评估模型,提出评估流程。最后,通过实际算例,评估综合能源微网年可靠性指标及典型场景典型时段内预安排停运的可靠性,进一步说明所提方法的有效性与实用性。     

综合能源系统运行可靠性评估评述Ⅰ:模型驱动法

综合能源系统运行可靠性更加关注系统在实时运行条件下的时变可靠性。对综合能源系统进行运行可靠性评估,不仅能实时反映系统运行状态,还能在考虑多重运行不确定性因素的前提下对未来短时段内的系统运行风险进行预测。综合能源系统涉及多个能源环节,存在不同供能子系统间的耦合问题,影响运行可靠性的因素极为复杂多样。为了规避短期运行风险,提升系统的安全性与可靠性,综合能源系统运行可靠性的建模及评估工作具有重要意义。该文首先对基于模型驱动的综合能源系统设备运行可靠性建模的研究现状进行阐述与总结;然后,从系统状态生成与选取、系统状态分析与评估、可靠性指标建立与计算三方面详细介绍了模型驱动的综合能源系统运行可靠性评估的研究现状;最后,系统归纳了现有研究存在的不足,以便后续研究进行参考和改进。     

考虑最优负荷削减与热负荷惯性的综合能源系统可靠性评估

综合能源系统(integrated energy system,IES)具有灵活调度和多能互济的特点,针对当前综合能源系统供能可靠性研究尚不充分的问题,提出一种考虑最优负荷削减与热负荷惯性的综合能源系统可靠性评估方法。首先,建立了综合能源系统总停供损失期望指标,充分体现了综合能源系统停供能造成的经济损失;其次,考虑能源品位、负荷重要度、热负荷惯性,建立了故障场景下综合考虑运行成本最小与加权停供负荷量最小为目标的综合能源系统最优负荷削减模型,采用CPLEX软件求解获得电热负荷削减功率和元件设备出力;然后,基于序贯蒙特卡洛模拟原理,设计了综合能源系统可靠性评估方法和流程;最后,通过算例仿真进行验证。算例分析表明,采用最优负荷削减策略和考虑热负荷惯性能够有效提升综合能源系统的可靠性水平。     

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。     

基于LSSVM的电-气区域综合能源系统短期可靠性评估

电-气区域综合能源系统电、气相互影响，一方面使得模型驱动的单一能源系统可靠性评估方法不再适用;另一方面由于天然气的引入，导致其短期可靠性评估计算开销大。为综合解决这两个问题，提出用机理模型结果训练最小二乘支持向量机（LSSVM），由LSSVM在线评估短期可靠性的方法。首先，建立元件可靠性模型，提出基于系统等效节点模型的故障后果分析方法。在此基础上，构建基于蒙特卡洛模拟的模型驱动短期可靠性评估方法，获得训练样本。然后，构建LSSVM回归模型，通过离线训练，得到系统状态与短期可靠性指标间映射的LSSVM模型，实现系统短期可靠性实时评估。最后，电-气区域综合能源算例系统测试验证了所提方法的准确性和快速性。     

基于改进协同演化算法的综合能源系统经济性与可靠性优化规划

随着多能流耦合程度的加深以及能源利用需求的多样化,综合能源系统(IES)对规划方案的经济性与可靠性提出了更高的要求.然而,经济性与可靠性之间存在相互制约的复杂关系,导致二者难以实现协调优化.为此,提出了一种基于改进协同演化算法的IES经济性与可靠性优化规划方法.在多场景经济性评估模型和基于马尔科夫链蒙特卡洛法的供能可靠性评估模型的基础上构建IES多目标优化规划模型;基于正交试验法计算决策变量对系统经济性与可靠性的影响因子,并建立经济性和可靠性演化子种群,进而提出一种基于改进协同演化算法的模型优化方法;结合某地区的实际数据开展算例仿真分析,仿真结果表明所提模型可以协调提升IES规划方案的经济性与可靠性.     

基于广义多能流模型的综合能源系统多阶段规划

综合能源系统打破了不同能源子系统之间的壁垒,提高了供能可靠性和能源利用效率。在工程中,综合能源系统规划周期较长,并以单阶段规划方法为主。但该方法易造成规划前期设备利用效率不高、规划后期设备容量不足与供能可靠性下降等问题。针对单阶段规划方法的不足,提出了一种基于广义多能流模型的综合能源系统多阶段规划方法。首先建立了广义多能流(multi-energy flow,MEF)模型;其次以全生命周期成本最小为目标、以广义多能流网络方程为约束,建立了综合能源系统多阶段规划模型,采用混合整数线性规划算法对其进行求解,从而得到各规划阶段的设备和线路配置方案;最后,以华北某待建园区综合能源系统为例进行了仿真分析,验证了多阶段规划的有效性和经济性。     

综合能源系统运行可靠性评估综述及展望

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;然后从运行可靠性评估建模、模型驱动以及数据驱动的运行可靠性评估方法3个方面,对国内外研究现状进行梳理,并分析归纳当前综合能源系统运行可靠性评估研究所面临的亟需解决的问题;最后针对问题,提出模型-数据混合驱动的综合能源系统运行可靠性评估思路,并对未来的研究方向进行展望。     

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。     

基于物质-能量流解析的海上微综合能源系统风险评估

海上微综合能源系统是海洋油气工程的基础。为合理评估其运行风险,保证海洋资源安全开发,提出基于物质-能量流解析的海上微综合能源系统风险评估方案。通过对关键设备采用包含多因素的两状态马尔可夫模型,描述其运行-停运状态,同时引入风险影响因子,构建风险出力模型,解析出力设备在风险下的物质-能量转换关系;并提出基于广义能量-物质流模型的风险传递模型,从物质-能量流动的角度刻画风险在系统中的动态行为。此外,针对系统结构及运行特点,设计了相应的风险指标及评估流程。以渤海某海上油气平台为实例进行仿真实验,验证了所提模型及方法的有效性和合理性。     

基于复杂网络理论的区域综合能源系统可靠性评估

针对当前综合能源可靠性评估方法大多是面向微网系统,难以从系统拓扑结构角度分析区域综合能源系统可靠性的问题,建立了一种基于复杂网络理论的区域综合能源系统可靠性评估方法。首先,以区域综合能源系统作为研究对象,介绍了区域综合能源系统的基本结构,并分析了复杂网络理论应用的可行性;其次,通过对复杂网络内距离参数的改进,构建了包含网络特性的加权复杂网络模型;在此基础上,从系统网络拓扑的角度提出了包含节点以及系统整体的可靠性评估指标。最后,通过构建实际测试算例,验证了方法的有效性与适用性。文章探索了复杂网络理论在区域综合能源系统可靠性评估中的应用,可为未来区域综合能源系统的规划建设提供可靠性层面的指导。     

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。     

考虑可靠性成本的配电网多阶段扩展规划方法

传统的配电网可靠性评估通过模拟组件中断来量化一组事件对供电可靠性的影响,这种基于模拟的可靠性评估方法使得其纳入到配电网扩展规划中需要采用启发式或元启发式方法求解。为了克服启发式或元启发式方法收敛性和局部最优的缺点,文中提出了考虑可靠性成本的配电网多阶段扩展规划的混合整数线性优化模型。该模型建立了配电网可靠性指标(即系统平均停电持续时间指标、系统平均停电频率指标和系统缺供电量)的显式评估表达式,并将其相关的可靠性成本纳入到配电网多级扩展规划目标函数中,以系统运行约束等为约束条件。在24节点、54节点、86节点和138节点四个算例系统上验证了所提出的方法的有效性和适用性。     

考虑多类型综合需求响应的电热耦合能源系统可靠性评估

随着城市电网中电热等多类型负荷的持续增长,为保证高负载率情况下的可靠性水平,需要通过电热等能源的综合需求响应提升系统的供能可靠性。为此,文章提出了一种考虑多类型综合需求响应的电热耦合能源系统可靠性评估方法。首先,分析了电热耦合能源系统的基本结构以及所研究的边界条件。其次,介绍了电热耦合系统中不同元件的出力模型与状态模型。然后,建立了基于电价与基于激励2种模式下的电热综合需求响应模型,并以此为基础提出了故障影响分析的方法以及可靠性评估的流程。最后,通过实际算例比较了不同综合需求响应方案下的可靠性指标与经济性水平,以指导电网公司进行最优综合需求响应方案的选择,从而证明了所提方法的有效性和实用性。     

基于Semi-Markov的配电可靠性成本估计

针对配电系统故障时间分布不确定的特点,提出了基于半马尔柯夫过程的可靠性成本评估通用方法。建立元件寿命、预防维修时间和修理时间服从任意分布的可靠性评估模型,引入用户停电损失函数研究系统在不完善预防维修情况下的停电损失;通过实例证明了该方法的正确性,显示出该方法对Homogenous Markov和Weibull Markov算法的兼容性、有效性,同时更清晰地反映了元件故障持续时间分布对系统可靠性经济指标的影响。     

一种基于半马尔柯夫过程的配电系统可靠性经济评估方法

针对配电系统故障时间分布不确定的特点,提出了基于半马尔柯夫过程的可靠性经济评估通用方法。建立元件寿命、预防维修时间和修理时间服从任意分布的可靠性评估模型,引入用户停电损失函数研究系统在不完善预防维修情况下的停电损失;通过实例证明了该方法的正确性,显示出该方法对Homogenous M arkov和W e ibu llM arkov算法的兼容性、有效性,同时更清晰地反映了元件故障持续时间分布对系统可靠性经济指标的影响。     

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。     

考虑相依特性的电-气互联网络故障评估方法

随着电网和天然气网的耦合程度不断加深,电网与天然气网间的相依特性引发了新的系统安全运行问题,增加了电-气互联网络发生连锁故障的风险.为此,提出了一种考虑电网与天然气网间相依特性的电-气互联网络故障传播的影响分析方法.分析电-气互联网络的相依特性以及故障在两网间的传播机理;基于此分析电网与天然气网不同耦合程度下故障在两网间的传播特性;进而建立计及天然气网慢动态特性的电-气互联网络准稳态潮流模型,从系统供能效率与供能可靠性角度,采用负荷损失率和全局网络效能损失率指标评估分析电-气互联网络的故障传播及其对系统运行的影响,以此构建电-气互联网络连锁故障评估模型.