城市天然气管网运行模糊风险评价方法研究

用模糊风险评价方法对城市天然气管网运行进行了研究,初步建立了城市天然气管网模糊风险评价的流程,分析了这种方法的应用价值,并根据实际情况提出了未来需要努力的方向。

双碳目标下全生命周期成本与碳排放探析——以纯电动与天然气网约车为例

随着“双碳”目标的提出,国家对于新能源汽车推广的要求日益迫切。网约车作为城市重要的交通方式,选择低能耗低污染的能源汽车对于响应碳减排相关政策具有重要意义。目前网约车能源以电力和天然气为主,故文章通过构建纯电动与天然气两种网约车全生命周期成本及使用阶段环境碳排放的模型,利用全生命周期评估方法对这两种网约车在经济成本和环境碳排放两个维度进行评价。结果表明:在当前合肥市网约车成本现状和目前我国电力结构的前提下,纯电动网约车较天然气网约车在经济成本以及碳减排方面均具有一定的优势;在不同的电力结构、天然气价格波动、温度对电池的影响下通过对两种网约车的经济成本及碳排放影响进行灵敏度分析,发现随着电力结构中化石能源发电比重的提升,纯电动网约车的碳排放量不断提高但始终低于天然气网约车的碳排放量;随着天然气价格的降低以及环境温度的降低,纯电动网约车的成本优势逐渐弱于天然气网约车。最后提出网约车健康可持续发展的相关建议。

考虑天然气网影响的电网脆弱线路辨识

脆弱线路辨识是电力系统运行风险控制的重要环节。在电网-天然气网耦合背景下,天然气网的运行状态对电网运行影响深刻,因此提出一种考虑天然气网影响的电网脆弱线路辨识方法。首先,构建电网-天然气网耦合系统优化模型,求解得到系统初始运行状态。在此基础上,基于熵理论,建立线路耦合脆弱度因子,用于反映天然气网气源故障对电网线路脆弱性造成的影响。然后,基于复杂网络理论,建立线路结构脆弱度因子和运行脆弱度因子,从结构性视角和运行状态2个方面揭示电网固有的脆弱性。综合上述脆弱度因子,得到用于辨识电网脆弱线路的综合脆弱度指标。采用网络效能和系统输电效率2个指标反映线路故障对电网的影响,验证所辨识出的脆弱线路。由IEEE 30节点系统和比利时20节点天然气系统组成的电网-天然气网耦合测试系统算例表明,所提方法能够有效地分析天然气网对电网脆弱线路辨识造成的影响。

基于异质能源统一建模方法的天然气网安全域稳态模型

针对综合能源系统中的天然气网安全分析,提出了基于异质能源统一建模方法的天然气网安全域模型。首先,给出了天然气网安全域的基础概念。其次,介绍了异质能源网络综合分析的统一建模方法,在天然气网中表现为气路模型;因此先建立稳态气路模型,在此基础上再建立基于气路的天然气网安全域稳态模型,该模型在安全域方法上实现了天然气网和电力网的数学形式统一。再次,提出了模型的全维求解与降维观测方法。最后,采用经典5节点算例和比利时管网实际算例进行验证,与传统基于管道压降方程的安全域模型对比表明:所提模型方法在保证正确性与精确性的前提下显著提高了计算效率,将为后续综合能源系统安全域的统一建模与分析奠定基础。

考虑场景聚类的配电网−天然气联合系统双层随机运行优化

风电大规模接入配电网给系统安全经济运行带来了极大挑战。为充分表征风电随机性和不确定性对系统运行优化的影响,提出了考虑场景聚类的配电网−天然气联合系统双层随机运行优化模型。首先,通过主成分分析法对海量的高维度风电出力场景进行降维,在降维数据的基础上构建了基于分层聚类算法的风电随机场景选取方法,并提出最优聚类类数的确定标准以有效划分风电场景类数。其次,构建了基于分层场景聚类法的配电网−天然气网耦合系统双层随机运行优化模型,从多个时间尺度提高运行方案对风电波动的适应性。同时,引入拉格朗日因子,并提出KKT(Karush-Kuhn-Tucker)理论的等价方程表示方法,将所提随机运行优化模型转化为单层求解。通过算例,将所提方法与现有运行优化策略对比,验证了所提方法的有效性和优越性。

基于风电极限场景的微电网-天然气网多层优化调度

为应对风电不确定性对微电网-天然气网优化调度的影响,引入了风电极限场景以刻画区间内的任意风电波动,构建了基于风电极限场景的微电网-天然气网耦合系统调度优化模型以保证系统的安全性。此外,进一步提出了五层优化调度模型,从中长期、日前和实时三个时间尺度应对风电不确定性以提高系统消纳风电的能力。为了求解所提多层优化调度模型,首先引入Lagrange变量,提出了Karush-Kuhn-Tucker条件的多层转化算法,将多层模型转化为单层优化数学模型以有效求解。最后以某经典微电网-天然气网耦合系统为例,将本文方法与确定性调度模型、经典随机优化调度模型比较,说明了所提方法的优势。

上海高压直流输电系统对天然气主干网的影响

高压直流(HVDC)杂散电流对天然气主干网干扰影响具有偶发性、不可预知性、难捕捉的特点。文章梳理了上海地区已运行高压直流输电线路接地极与在役主干网、待建化工区复线的相互位置关系,提出采用阴极保护远程监控系统和数值模拟技术来评价管道受干扰程度和影响范围,并提出主干网HVDC杂散电流的防护措施,为待建化工区复线的防护设计提供指导。

上海天然气主干网长期沉降监测系统的功能及应用

介绍了上海天然气主干网长期沉降监测系统的功能及应用,主要针对实际工作中面临的管线长期沉降监测及短期专项沉降的问题,借鉴国内外先进的信息管理技术,实现从"人为管理"到"机辅人管"的跨越,实现了管理效率的提高。

上海天然气主干网综合调度管理系统建设

介绍了目前正在建设的上海天然气主干网综合调度系统中的SCADA监控系统、GIS地理信息系统、DMS综合调度系统等几个主要的子系统,它们将于2004年初迎接“西气”向沪正式供气。

燃煤锅炉改用天然气锅炉供热技术探讨

从燃烧器和锅炉本体的选择、热网改造、建筑节能技术的应用等方面出发,对燃煤锅炉改用天然气锅炉供热的技术进行了探讨,阐述了供热负荷的调节方法,总结了天然气锅炉运行过程中需注意的问题,以促进改造工程的顺利实施。

天然气清洁品质对燃气发电机组的影响分析

作为燃气发电机组的燃料来源,天然气的清洁品质对燃气发电机组安全运行起着重要作用。针对这一问题,以浙江省某天然气热电厂为例,介绍了电厂的天然气净化流程,并就天然气杂质对燃气机组造成事故停机进行了分析,提出了为保证燃机安全运行,应建立和天然气供应商的检修联动机制以掌握管线的检修计划、避免在天然气管网清扫中投运燃气机组并及时安装临时滤网、应定期更换天然气滤网等具体处理方案。

含冷热电三联供的微能源网能量流计算及综合仿真

首先给出了微能源网的定义,然后基于能源集线器的概念,建立了冷热电三联供(CCHP)系统的能量流模型;并将其作为配电网与天然气网的耦合节点,推导了适用于天然气网能量流计算的有限元节点法,提出了一种电—气耦合微能源网的能量流计算方法。提出了CCHP供能率的指标。以openDSS和MATLAB为平台,对含CCHP的微能源网进行综合仿真,分别计算了以电定热和以热定电两种典型运行方式下夏季典型日的逐时能量流。计算结果表明,所提出的能量流计算和综合仿真方法可用于分析微能源网的能量流,CCHP供能率指标可以反映微能源网电—气能源的耦合程度。

考虑配电网重构的城市多能源配电/气/热网扩展规划

城市多能源配网(UMEDN)处于能源互联网末端,实现UMEDN的协同规划与运行对提升多能量供给的可靠性与经济性至关重要。从能源配送网络的角度出发,提出了融合配电网重构的配电/气/热网扩展规划模型。首先,构建了能源集线器的数学模型;然后,考虑城市配电网、配气网、配热网以及能源集线器的相关约束,通过小时级别时间尺度模拟UMEDN的运行工况,以总成本最小为目标,建立了混合整数二次规划模型。采用所提模型可得到能量源、配送管道及能源集线器的最优建设类型、投运时间以及建设位置。仿真结果表明考虑配电网重构以及能源集线器的UMEDN协同规划能显著提升系统可靠性,降低相关设备的配置容量,减少能量传输损耗,从而显著降低总体规划与运行费用。

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。

含气网和热网的配电网电压稳定分析

随着综合能源系统概念的提出,可再生能源的联系越来越紧密。通过燃气轮机将电网、天然气网以及热网耦合形成综合能源系统,分析不同情形下的故障极限切除时间。研究表明,仅接入天然气网的配电网在故障情况下比同时接入热网和气网时具备更强的维持电压稳定的能力,同时提出在综合能源系统中安装动态无功补偿装置,通过分析可得SVC比STATCOM维持暂态电压稳定的能力更强,最后推导出适用于电/气/热综合能源系统的电压降落公式,并通过仿真验证了其准确性。可运用此公式来判断电/气/热综合能源系统的电压稳定性。

计及输气系统延时特性的电-气互联系统可用输电能力计算

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,求解出变化过程中不同时刻的稳态ATC值。为提高计算效率,采用基于二分法原理的自适应步长法(ASBM)对ATC进行求解,以运行点与安全域边界的距离为依据,确定下一个预测运行点的位置。算例分析表明天然气系统的延时特性可以提高系统ATC值,且验证了采用ASBM求解ATC的高效性。

消纳大规模风电的电-气互联系统鲁棒区间调度模型与方法

现有的电–气互联系统联合调度模型在利用燃气机组的快速调整能力应对风电波动时,难以考虑到对气网运行约束的影响,同时往往忽略了电转气(P2G)装置进一步消纳风电的能力.为解决上述问题,本文计及燃气机组和P2G装置追踪风电波动提出了一种鲁棒区间调度模型,所提模型在保证风电消纳区间最大化的同时,将优化得到的燃气机组和P2G装置允许出力区间转换为最大、最小进气量场景以进一步校验气网的可行性.为进一步扩大风电消纳区间,本文将AGC机组和P2G装置的风电承担系数作为待优化变量,并对因此引入的非线性项进行松弛处理.最后,通过一种计及再调整的日后校正模型对各个算例场景进行蒙特卡洛模拟,验证了本文模型和方法的有效性.

Numerical simulation of a gas pipeline network using computational fluid dynamics simulators

This article describes numerical simulation of gas pipeline network operation using high-accuracy computational fluid dynamics (CFD) simulators of the modes of gas mixture transmission through long, multi-line pipeline systems (CFD-simulator). The approach used in CFD-simulators for modeling gas mixture transmission through long, branched, multi-section pipelines is based on tailoring the full system of fluid dynamics equations to conditions of unsteady, non-isothermal processes of the gas mixture flow. Identification, in a CFD-simulator, of safe parameters for gas transmission through compressor stations amounts to finding the interior points of admissible sets described by systems of nonlinear algebraic equalities and inequalities. Such systems of equalities and inequalities comprise a formal statement of technological, design, operational and other constraints to which operation of the network equipment is subject. To illustrate the practicability of the method of numerical simulation of a gas transmission network, we compare computation results and gas flow parameters measured on-site at the gas transmission enter-prise.