电力-天然气区域综合能源系统多能流计算及静态稳定性分析

冷、热、电负荷的急剧增长为区域综合能源系统的稳定运行带来挑战,为此提出构建含有能源集线器的电-气联合系统模型。首先根据电网的静态电压稳定指标的思想,提出气网的静态气压稳定指标概念,分析负荷变化对区域综合能源系统中子系统的影响;继而利用分解求解法进行多能流计算,并根据子系统的指标曲线确定薄弱子系统。结果表明,系统负荷与所提出的指标呈正相关,且所提指标可用于确定区域综合能源系统的薄弱子系统,为系统的静态稳定分析提供帮助。

考虑天然气系统初值优化的综合能源系统改进多能流计算方法

多能流计算是综合能源系统规划和运行等工作的重要基础,目前基于牛顿-拉夫逊法的多能流求解算法对初值依赖性较强,且天然气系统的初值给定缺少有效方法。首先,在天然气系统稳态能流模型基础上,基于分段线性化方法构建了天然气管道流量方程的线性化模型;在此基础上,建立了天然气系统初值优化模型以获得优良的初值,模型中采用线性化后的管道流量方程以简化模型复杂度;最后,结合传统的牛顿-拉夫逊法,提出了考虑天然气系统初值优化的综合能源系统改进多能流计算方法及计算流程。在2个规模不同的综合能源系统上进行算例测试,仿真结果验证了所提方法能有效改善算法的收敛性和收敛速度,对于规模较大的系统效果更为显著。

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,计算得到其天然气消耗量,更新天然气系统负荷信息,实现电气耦合综合能源系统的解耦,对解耦后的两系统分别独立求解即可得到待求状态变量。最后,通过算例验证了分立求解方法的可行性和准确性。

含多EH参与的电-气区域综合能源系统多能流收敛性调整

电-气区域综合能源系统含多个耦合元件能源集线器(energy hub,EH),容易出现多能流计算不收敛的问题.该文基于牛顿-拉夫逊法解耦求解,分析出电-气区域综合能源系统多能流计算不收敛的机理,提出含多EH参与的多能流收敛性调整方法.首先解耦判定电力系统和天然气系统能流计算的收敛性,再根据识别出的不平衡量类型和关键节点采用相应的收敛性调整方式:若为有功功率不平衡采用EH平衡机调整方式,若为无功功率不平衡或轻微有功功率不平衡则采用电力节点类型转换调整方式,若为流量不平衡则采用天然气节点压力调整方式.该方法可解决有功无功强耦合给能流不收敛调整带来的困难,且简化了含耦合元件的多能流收敛性调整.算例系统应用验证了所提方法的可行性和有效性.

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。

气网动态潮流下多能源网与能量枢纽的联合调度

天然气系统与电力系统的时间响应特性之间存在显著差异,若在综合能源系统优化调度模型中进一步融入天然气系统动态潮流模型,则能够更精确地描述其实际运行状态。为此,建立了考虑气网动态过程的电力-天然气耦合系统,该系统基于能量枢纽相耦合,并在能量枢纽中引入考虑负荷特性的需求响应模型,提出了考虑需求响应的多能源网与能量枢纽的联合优化调度方法。通过对网络模型与能量枢纽模型进行线性化处理来降低模型复杂度,并采用分解求解法进行多能流潮流计算。以含有2个能量枢纽的综合能源系统为算例进行仿真分析,结果表明考虑气网动态潮流的模型能更准确地描述实际运行状态,且考虑需求响应对于降低峰谷差、提高经济效益效果显著。

基于幂级数系数分向传递的递归型电气热多能流算法

多能流计算是综合能源系统(integrated energy system,IES)分析和优化的基础。在各能源网络运营主体交互信息有限的背景下,为提升多能流计算的收敛性和计算效率,提出一种基于幂级数系数分向传递的递归型电-气-热多能流算法。首先,分别建立电、气、热能源系统的全纯嵌入能流模型;其次,分析全纯嵌入法在多能流计算中的递归求解原理,将幂级数系数的传递划分为横向传递与纵向传递两类,建立可分向传递求解的电-气-热IES全纯嵌入多能流模型;接着,推导各全纯嵌入状态量的幂级数系数递归关系,通过幂级数系数的分向传递,递归求取状态量的幂级数系数,实现电-气-热多能流求解;最后,算例结果表明,所提方法能够以少量的交互信息实现多能流计算,具有更优的收敛性能和计算效率。

面向综合能源系统的静态电压稳定性分析

针对多能耦合情况下的电力系统静态电压稳定性问题,提出面向电–气–热综合能源系统的静态电压稳定性分析方法。首先对综合能源系统中各个能源载体及其耦合设备进行稳态建模并求解,得到多能流收敛的统一雅可比矩阵J后,进一步推导出用于综合能源系统静态电压稳定性分析的降维矩阵Jr、JR。其中Jr考虑了多能流状态变量对无功功率的影响,物理意义明确且计算简便;JR进一步考虑了多能流控制变量对电网电压的影响,具备更低的保守性,但计算相对复杂。在此基础上,该文讨论了统一雅可比矩阵J和降维矩阵Jr、JR基于奇异值分解的静态电压稳定性指标,探究能源载体负荷波动对综合能源系统及电网电压稳定性指标的影响。经算例验证,所求指标包含了重要的关于综合能源系统中电网电压稳定性的裕度信息,且降维矩阵可以更好地描述综合能源系统中的静态电压稳定性问题。