考虑多微网接入的气电-交通耦合系统分布式规划方法

电动汽车的激增加剧了交通网和气电配网的深度耦合;微网的广泛渗透,通过多种能源转换设备将地理位置毗邻的多能负荷聚合于气电配网的受端。由于电动汽车用户的出行策略和微网的多能需求将引起配电网潮流的波动,传统研究中采用的交通、微网独立规划方法可能造成电网运行电压越限或线路过载的问题。因此,能源-交通深度耦合的新型电力系统亟需更全面的规划模型来满足各主体安全性和经济性的需求。为解决上述问题,文中提出多微网接入的气电-交通耦合系统的协同规划模型。考虑到微网的多能互补特性,协同规划模型在微网中引入氢能系统,通过合理配置微网能源转换设备提高微网内部气转电的效率,进而降低微网的用电需求,提高气电配网运行安全性。在规划过程中,考虑到各主体对隐私保护的需求,建立了分布式求解框架实现各子系统的求解过程分散自治。最后,基于中国浙江省某地数据验证了所提协同规划模型和分布式求解策略的有效性。

基于混合整数二阶锥的配电-气网联合规划

提出了一种考虑配电网重构及小时级潮流变化的配电-气网(EGDN)联合规划模型。一方面,融入配电网重构来优化系统的运行状态,两网协同规划能发挥不同能源间的互补共济作用,提升系统的可靠性和运行效率;另一方面,所提模型考虑小时级配电网和配气网的潮流方程,以精细化描述系统的运行状态。为了求解该非线性非凸模型,适当松弛原问题,将其转换为可直接求解的混合整数二阶锥规划(MISOCP)问题。仿真结果表明所提规划模型显著提升了系统的可靠性,降低了相关设备的配置容量,减少了能量传输损耗,降低了总体规划与运行费用,证明了MISOCP模型与简单的混合整数线性规划模型相比,更能获得满足实际工程需求的规划方案。

考虑气电联合需求响应的气电综合能源配网系统协调优化运行

在未来多能互补、综合能源系统的背景下,传统配电网和配气网独立调度运行的模式已经不能满足多种能源互补的运行要求。为此,该文提出气电综合能源配网系统最优潮流的凸优化方法,即利用二阶锥规划方法对配电网潮流方程约束进行处理,并提出运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法对天然气潮流方程约束进行处理,进而将非线性的气电综合能源配网系统优化调度问题转化为混合整数二阶锥规划模型,为气电综合能源配网的气/电协调优化运行和规划设计提供支撑。同时在配网系统中引入气电联合需求响应来提高系统调度的可控性和灵活性,从而更好的消纳新能源,以达到配网系统的优化运行。仿真结果表明,运用增强二阶锥规划与泰勒级数展开相结合的方法能更好提高配气网的二阶锥松弛精度,且考虑气电联合需求响应能够提高综合能源配网系统运行的经济性和新能源的消纳能力。

考虑风光出力不确定性的含电制氢装置的电-气耦合配网系统经济运行分析

高效节能的电-气耦合配网系统能够同时考虑经济效益和环境成本,对提升配电网系统的经济性具有重要作用。本文提出了一个两阶段分布式鲁棒优化模型来解决经济运行问题,运用Wasserstein测度刻画风光出力预测误差概率分布的模糊不确定集,并构建了考虑风光出力不确定性的含电制氢装置的电-气联合系统分布式鲁棒优化运行模型。仿真结果表明:(1)电制氢装置的引入可以有效改善配网系统的电-气耦合,提高系统运行的稳定性和经济性;(2)考虑到环境成本,含电制氢装置的电-气耦合配网系统的污染物排放显著降低,保证了系统的低碳运行;(3)分布式鲁棒优化(distributionally robust optimization,DRO)模型能够抵抗不确定风电和光伏输出的干扰,保守性和计算复杂度相对较低,具有数据驱动的特点。

考虑多等级加固的气电联合配网系统韧性鲁棒提升策略研究

自然灾害是一种发生概率低但破坏力强的极端事件,发生时会给气电联合配网系统中造成严重影响。为提高气电联合配网系统在自然灾害下的韧性,考虑线路/管道加固、应急资源配置与气电联合需求响应,该文提出基于鲁棒优化的韧性提升策略。首先,在气电联合配网系统中考虑到线路/管道加固后在面对严重自然灾害时可能失效的情形,提出一种表示不同灾害程度与加固程度的多等级加固模型,并建立相应的线路/管道状态约束。然后,在气电联合配网系统运行约束基础上,建立气电应急资源的优化配置模型,引入气电联合需求响应机制,提出以气电联合配网系统中加权失负荷最小为目标的三层防御-攻击-防御韧性提升模型,并采用列与约束生成算法求解。最后,在算例中证明了模型的可行性和求解方法的有效性。

计及需求侧响应的电-气耦合配网协同规划

随着燃气轮机和电转气技术的发展,电-气配网耦合日益加深。另一方面,需求侧响应能削峰填谷,提升系统性能。因此,针对计及需求侧响应的电-气配网协同规划展开研究。首先,在对需求侧响应进行数学分析与建模基础上,以投资成本、维护成本、交易成本和补偿成本之和最小为优化目标,建立配电线路、配气管道、耦合设备规划的混合整数非线性模型。然后,通过分段增量线性化和辅助变量法,将模型化为混合整数线性问题并利用CPLEX求解。最后,将所提方法应用于12节点配电网与10节点配气网的两阶段协同规划,结果表明需求侧响应可降低设备容量需求,减少购能费用,提升规划方案的经济性。

低压配气环网调峰压力的计算

介绍了一种简便的环状管网调峰压力计算方法。用支状管网调压器出口压力的计算方法来确定环状管网的调峰压力,其原理是通过调峰系数和在调峰系数为1时调压器出口到用户之间管路的额定压降来确定调蜂压力。使用这种方法,运行管理单位只需根据设计提供的额定工况下环状管网水力计算结果和最大小时流量,便可以根据调峰系数容易地确定调压器出口压力。

基于信息间隙决策理论的气-电耦合配网滚动调度方法

面向气-电耦合配网,提出一种基于信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)的多能协同优化调度方法。首先,采用二阶锥优化(second-order conic program,SOCP)松弛描述配电网与天然气管网的能量流特征,利用电/气/冷/热多能互补及协同转化作为运行灵活性提升的重要手段,以经济性最优为原则,建立气-电耦合配网调度的确定性优化模型。在此基础上,提出基于IGDT的多能协同滚动调度方法,生成时变的动态风险边界。最后,在基于IEEE 33节点配电网和比利时20节点天然气网络的多能耦合系统中对所提方法进行了测试验证。算例结果表明,所提调度方法可以充分发挥气-电耦合配网的多能互补优势,并克服了传统滚动调度方法对于可再生能源预测精度的依赖,有效提升了系统对不确定性风险的承受能力,进而在鲁棒性与运行经济性之间取得合理权衡。

计及风电不确定性的电-气综合配网的协调优化

随着风力发电容量的不断提升,风力发电已经成为我国发电行业的重要组成部分。为解决风电的消纳问题,电-气综合配网系统被提出。风力发电受周围自然环境的影响较大,具有较强的不确定性,因此,考虑风电不确定性的电-气综合配网的优化成为了重要问题。为此,本文提出了考虑风电不确定性的电-气耦合能源配网优化理论,然后仿真计算了风电不确定性对优化结果的影响,本文研究成果对后续电-气综合配网研究提供了理论依据。