基于时空正交配置的电力-天然气互联系统最优校正控制方法

构建电力-天然气互联系统(EGIS)有助于促进能源结构转型,但同时造成了耦合系统间故障传播的风险。为消除EGIS中N-1故障造成的安全越限,防范连锁故障发生,该文提出一种基于时空正交配置(STOC)的EGIS最优校正控制方法。首先,针对偏微分方程描述的无限维气网动态管流模型,采用STOC在时空维度同时离散,转换为配置点处的有限维代数方程约束;然后,基于STOC气网动态管流约束和电网交流潮流约束,构建以校正控制代价最小为目标的安全约束最优能流模型,以获取最优校正控制策略;最后,通过算例验证了基于STOC方法与现有方法相比在精度和效率上的优越性,以及所得最优校正控制策略的有效性。所提方法在EGIS故障后具有在线辅助决策的应用潜力。

电力及天然气系统中的产消者能量-备用协同优化

为解决产消者在配电网实际优化中存在的灵活性不确定的问题。提出鲁棒虚拟电池模型描述产消者灵活性,并将管理完善的产消者应用于电力天然气系统,提出多种备用资源在分布式多能源系统中的能量-备用协同优化模型。考虑到发电机组提供的备用容量很难满足大规模风电接入和事故导致的调度需求,设计了包含发电机组、储能设备、可中断负荷、产消者的备用计划,并考虑了预测误差和事故情况下备用容量传输能力的限制条件。为保护不同能源系统隐私性,采用改进的分布式交替方向乘子法求解。最后设计24节点电力系统和6节点天然气系统验证所提模型的可行性,尤其验证了高渗透率的产消者能有效提升系统经济性。

电力-天然气互联系统协同安全机制:现状,问题与挑战

随着我国“碳达峰,碳中和”进程的加快和能源转型的深化,电力系统对灵活性调节资源的需求将进一步提升。未来,燃气机组装机容量具有极大的增长空间,同时随着电转气技术的快速发展,电力-天然气互联系统(electric-gas interconnect systems,EGIS)正逐渐成为能源供应与传输的重要载体。构建EGIS有助于提升新能源消纳、促进能源系统低碳转型,但同时也引入了新的潜在安全风险。异质能流的深度耦合使得电力或天然气系统任意一侧发生故障都可能通过耦合设备跨系统传播,导致EGIS的连锁故障。亟需建立有效协同安全机制,以提升EGIS的常态化协同风险管控水平和极端事件下的能源互济能力。该文围绕EGIS协同安全机制的最新研究进展展开综述。首先,由近年国际上发生的几起典型电力与天然气系统之间的连锁故障案例出发,对电力系统与天然气系统之间的故障耦合机理进行简要分析;其次,回顾了EGIS态势感知和安全预警方面的研究进展;进而,对近年来EGIS协同预防/校正控制方面的关键问题和研究成果进行梳理;最后,在总结国内外相关研究现状的基础上,分析了EGIS协同安全机制面临的主要挑战,并对未来的研究方向进行了展望。

电力—天然气耦合系统建模与规划运行研究综述

随着燃气机组的广泛应用和电转气技术的快速发展,电力系统与天然气系统之间的互动日益密切,电力-天然气耦合系统是在该背景下形成的用于描述两个能源系统紧密耦合的系统形式。该耦合系统除了具有两个能源系统分别的运行特性和安全约束外,还因系统间的耦合互动产生了新的特点和约束,亟需新的分析和控制方法,近年来已经获得了国内外众多专家学者的关注和深入研究。文章从电力-天然气耦合系统的建模仿真、优化规划、运行分析(优化调度、安全评估)的角度对当前的主要研究成果进行了综述,同时总结了目前国内外学者对耦合市场的探索,最终对当前研究的不足和未来的研究方向进行了探讨。

基于场景分析的风电场与电转气厂站协同选址规划

电转气技术的出现为消纳风电等可再生能源的富余发电出力提供了新的途径。目前电转气厂站的投资和运行成本较高,因而单独投资建设电转气厂站的经济性就较差。在此背景下,以可再生能源(风力)发电公司为投资主体,探索风电场和电转气厂站的协同投资建设模式,建立风电场和电转气厂站的协同选址规划模型。首先,考虑电转气技术的特征,建立电转气厂站的数学模型。然后,以最大化投资净收益为优化目标,建立基于场景分析的协同选址规划数学模型,计及了电力系统和天然气系统的相关约束。在场景优化中,以历史风速时间序列为原始场景,引入一种密度聚类算法对众多历史数据进行聚类分析,以提高求解效率,从而缩减风电场出力场景。最后,采用AMPL/BONMIN求解器对所构建的风电场和电转气厂站的协同选址规划优化模型进行求解,并以修改的IEEE 39节点电力系统和比利时20节点天然气系统所构成的电力和天然气互联系统为例,说明了所提方法的可行性和有效性。