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。     

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。     

计及可替代负荷的电-气综合能源系统可靠性评估

随着电力系统与天然气系统耦合关系逐渐加深,通过引导用户改变用能行为,可以增强电-气综合能源系统互联互济的能力,同时也必将对耦合系统的可靠性产生影响。文章重点研究了可替代负荷对电-气综合能源系统可靠性的影响,基于用户可控性和负荷替代前后能源消耗量变化的特点,建立了计及可替代负荷的综合能源系统最优切负荷模型,为系统提供最优切负荷策略。基于非序贯蒙特卡洛法,提出了计及可替代负荷的电-气综合能源系统可靠性评估指标和算法。算例分析表明,可替代负荷用户通过对电力系统和天然气系统用能的双向选择,减少了2个子系统之间能量转化产生的损耗,及时满足了用户的用能需求,更好地提高了系统的经济性和可靠性,为电-气耦合系统规划和运行提供了参考。     

考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性评估

气电联合系统是能源互联网的重要组成部分,其可靠性评估对系统安全运行具有重要意义.因此,提出一种考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性评估方法.首先建立气电联合系统负荷削减优化模型,利用泰勒级数展开法对考虑气网潮流方向和天然气管道运行状态的天然气潮流约束方程进行线性化处理;其次引入电、气负荷综合需求响应以提升系统可靠性,并对可中断和可转移电、气需求响应负荷进行建模;然后提出考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性评估指标,并基于序贯蒙特卡洛模拟法获取系统设备元件的运行状态,评估考虑综合需求响应的气电联合系统可靠性;最后对IEEE 24-NGS 12气电联合系统进行算例分析,评估了7种不同场景下气电联合系统的可靠性,仿真结果验证了所提方法的有效性.     

面向运行规划可靠性的综合聚类负荷模型

针对目前运行规划可靠性评估中负荷模型的不足,提出了一种综合聚类负荷模型,该模型能综合考虑负荷节点的特征量信息,分类精度显著提高.对研究时段内的多个负荷水平进行综合聚类的基础上采用多维正态分布抽样技术,计及节点负荷相关性和负荷预测标准差,确定评估期间的节点负荷值.在负荷分类基础上结合累积概率负荷模型,推导了停电频率指标的计算公式,解决了非序贯仿真中考虑负荷转移的频率计算问题.通过算例,分析了负荷分类、负荷预测不确定性、节点负荷相关性和负荷转移频率对可靠性指标的影响,验证了模型的正确性和有效性.     

考虑负荷灵活分配的综合能源系统站-网-荷协同规划方法

综合能源系统的规划建设是构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要组成部分。针对目前综合能源系统能源站与多能网络联合规划存在的灵活性与协同性不足问题,提出一种考虑多能负荷灵活分配的综合能源系统站-网-荷协同优化规划方法。首先,基于图论理论与P中位模型,提出多能负荷灵活分配的综合能源系统能源站选址,以及考虑站间互连的多能网络布局规划方法。其次,构建计及网络约束的综合能源系统运行架构,进一步建立能源站设备、负荷侧设备与多能网络管线的容量协同配置模型。最后,建立综合能源系统的站-网-荷协同优化规划模型,并将其转化为混合整数线性规划问题进行求解,得出包含站点选址、网络布局以及设备配置的系统规划方案。算例分析表明,所提方法能有效减小系统投资建设成本与网络传输损耗,使规划方案更为经济合理。     

基于机会维修的热电联产机组检修计划

多能流耦合是综合能源系统的显著特点,当热电联产（combined heat and power,CHP）机组故障时,其影响会扩散传播到多个能源系统,因此,提高热电联产机组运行的可靠性非常重要。针对该问题,提出了一种基于机会维修的热电联产机组检修决策模型。首先,从机组供电和供热耦合机理出发,考虑不同设备间经济关联,推导了计及机会维修的热电联产机组供电和供热可用度表达式,在此基础上,为量化不同检修策略对系统运行的影响,综合考虑系统削减电负荷损失和热负荷损失,给出系统运行风险指标表达式,进一步,计及检修约束条件,建立热电联产机组检修决策模型。算例分析表明,所提模型能够提高热电联产机组运行的可靠性和系统整体效益。     

考虑负荷不确定性与运行可靠性的综合能源系统资产利用效率分析

针对当前多种能源耦合程度不断加深背景下,综合能源系统资产利用效率评估方法的研究亟待开展,且对于综合能源系统运行状态的分析未考虑故障运行状态等问题,本文提出了考虑负荷不确定性与运行可靠性的综合能源系统资产利用效率分析方法。首先,构建了表征系统终端负荷不确定性的模型;其次,分别以系统资产利用效率以及系统运行可靠性作为评估系统正常运行以及故障运行状态的指标,对其评估方法进行研究,并采用隶属度函数将不同量纲的指标进行结合;最后,通过实际算例仿真,具体分析了综合能源系统全年及典型日的运行状态,并分析了负荷不确定性对系统资产利用效率及运行可靠性产生的影响,从而验证本文所提理论方法的有效性与适用性。     

计及运行风险与韧性的综合能源系统薄弱环节辨识

能源转型大环境下,综合能源系统得到了快速发展,多能流耦合的运行模式增加了运行的复杂性。当出现随机因素扰动时,综合能源系统的安全稳定运行会遇到威胁。针对这一问题,文中提出了综合考虑运行风险与韧性的综合能源系统薄弱环节辨识方法。首先,引入了基于半不变量法的电-热-气耦合综合能源系统概率多能流计算模型,基于概率多能流提出正常运行情况下的运行风险评估指标和评估方法。然后,针对极端灾害下的故障,从鲁棒性角度提出运行韧性评估指标。最后,综合考虑源荷随机变化和随机故障的不确定性扰动,提出风险-韧性双维度综合指标,判断综合能源系统的薄弱点。算例分析表明,所提计及风险和韧性的薄弱点辨别评估方法可以量化分析综合能源系统的薄弱环节,验证了所提方法的有效性。     

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.     

考虑综合能源站柔性调控作用的城市配电网多阶段规划方法

随着城市经济发展与终端用能电气化的普及,以制冷用电为首的电负荷需求持续增加且峰谷差情况愈发严重化,导致现有配电网运行负担逐渐加重。在此背景下,将综合能源站(IES)作为多能流耦合节点,在配电网中引入多能协调互补及蓄能移峰功能,计及多个阶段负荷发展及多类型负荷特征,提出在IES柔性调控作用下的配电网多阶段规划方法。基于IES能流结构及其运行机制,分别在不同气候类型地区负荷模拟场景下,以总规划期内投资与运行经济性最优为目标,建立由线路、变电站和IES构成决策对象的配电网双层多阶段规划模型,规划与运行层模型通过决策变量关联达成一体化协同求解。通过修改后的IEEE 33节点配电系统对所提方法的有效性进行校验,并进一步将所提方法应用于某地实际152节点配电系统,分析不同负荷特征下配电网规划运行效益、负荷峰谷差调节效果及IES运行状况,得出计及IES的城市配电网规划方法的实用性结论。     

基于先进绝热压缩空气储能站的电-热综合能源系统优化运行方法

为加强先进绝热压缩空气储能(advanced adiabatic compressed air energy storage,AA-CAES)与综合能源系统(integrated energy systems,IES)的多能互补协同,提高系统运行效率,文中提出了一种含AA-CAES能源站的电-热综合能源系统优化运行方法。首先,构建了含AA-CAES能源站的IES基本调度架构;其次,详细分析了AA-CAES装置在压缩和膨胀工况下的储热、换热及供热等特性,建立了AA-CAES电热联供联储运行模型;接着,基于热网管道传热延迟和损耗等动态特性,建立了考虑供热网储热惯性的热网方程;在此基础上,考虑了用户侧可调度资源,提出了计及综合需求响应的含AA-CAES能源站的IES日前优化运行模型;最后,在修改的IEEE33节点配电网和巴厘岛32节点区域供热网进行算例分析。仿真结果表明,所提方法可有效降低IES运行成本,提高IES可再生能源消纳能力。     

促进可再生能源消纳的多能互补时序运行模拟技术

针对风、光、水多种可再生能源多能互补效益的准确评估问题，基于多风电场与太阳能光伏电站的中长期随机出力时序模拟，考虑库容影响的水电短期优化方法，以中长期水电优化结果为边界，提出水/火/风/光多种能源协调互补的电力系统时序运行模拟模型，并以可再生能源装机比例较高且消纳问题严重的中国西部电网为实证案例进行生产运行模拟计算。研究结果表明：西北、西南地区电源结构、负荷特性差异较大，跨区互补优势明显；建设西北与西南联网通道，可以实现多能互补，有效提高可再生能源外送通道利用效率，提升西部地区可再生能源消纳能力。     

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。     

考虑网络动态特性与综合需求响应的综合能源系统协同优化

在综合能源系统中,利用电、热、气的互补耦合特性可以提高系统运行的灵活性.针对综合能源系统的日前优化问题,文中建立了考虑网络动态特性与综合需求响应的综合能源系统协同优化模型.首先,对热网与气网的管网动态特性进行分析,构建了多能流动态传输方程.其次,基于用户热感知的模糊性,考虑了热负荷的柔性调节能力.然后,同时考虑价格型负荷和替代型负荷,引入综合需求响应以优化次日的负荷曲线,挖掘用户侧的需求响应能力.最后,对所提模型进行了验证分析,结果表明管网的动态特性可以有效提升系统的整体灵活性,相对稳态模型而言,协同优化动态模型可以更加准确地反映系统的运行工况,保证系统运行安全.此外,仿真结果还表明考虑综合需求响应可以有效促进新能源消纳,提升系统运行的经济性.     

输配一体化综合能源系统的运行多指标评估方法

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样法改善评估收敛特性,并采用连续线性化方法求解最优多能流问题以平衡算法精度和速度,进一步提升评估效率;在指标上,面向低碳运行环境,建立计及运行经济性、系统可靠性、风电消纳性、能源环保性等在内的多指标评估框架,全面描述多重不确定因素对系统运行的影响。通过对包含17个能源枢纽的RTS79-40Node综合能源测试系统进行分析,验证了所提方法的有效性与合理性。