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国网天津电力公司赵长伟、天津大学侯恺等:面向综合能源系统可靠性评估的最优负荷削减量分层解耦计算方法

原文发表在《全球能源互联网》2019年第6期,欢迎品读。(点击查看)


作者:赵长伟1,张慧颖1,刘春玲1,高嘉欣1,刘泽宇2,侯恺2*,贾宏杰2


单位:1.国网天津市电力公司城东供电分公司;2.天津大学智能电网教育部重点实验室


文章导读

综合能源系统是未来能源系统的核心环节,其基础任务是提供安全可靠的能源供应。可靠性评估能够对系统进行风险评估,量化分析系统元件故障、检修等因素对系统可靠性的影响,并为系统可靠性的提升提供决策指导。最优负荷削减量计算是综合能源系统可靠性评估方法的重要组成部分,由于电-气-热能源子系统往往由不同的能源运营商经营,难以进行统一优化调控,为了更好地贴合系统实际运行场景,本文提出了一种面向综合能源系统可靠性评估的最优负荷削减量分层解耦计算方法。

文章亮点

1

提出了一种面向电-气-热综合能源系统可靠性评估的最优负荷削减量分层解耦计算方法,解耦体现在将综合能源系统的各子系统进行拆分,能够较好地模拟当前各能源子系统独立管理、运维的特点,从而求解出综合能源系统在各种故障状态下的最优负荷削减量。

2

该方法可用于分析不同能源耦合环节结构对系统电/气/热可靠性的影响能力,也可用于系统薄弱环节分析和可靠性提升计划制定。

重点内容

(1)综合能源系统最优负荷削减分层解耦算法

综合能源系统分层解耦的最优负荷削减模型分为外层和内层,内层是分别对电-气-热能源子系统进行以负荷削减量最小为目标的最优潮流(Optimal Power Flow, OPF) 计算,外层则是利用能源集线器对综合能源系统中电、气、热三种能源进行整体优化调度,从而体现三种能源的互补转化关系,通过内外两层模型的不断迭代求解,得到最终收敛解。该模型可将综合能源系统最优负荷削减问题转化为单一的OPF问题,极大地降低了原问题的复杂性,更好地贴合了系统实际运行场景。

综合能源系统最优负荷削减分层解耦模型

(2)耦合环节分析

综合能源系统测试算例:

不同耦合环节的可靠性评估结果

计算结果表明耦合环节对系统可靠性有重要影响。耦合环节能源集线器的结构设置不同,综合能源系统各子系统耦合关系不同,相应不同能源之间的转移转化过程不同,对可靠性的影响也会有区别。空调(AC)和热电联产机组(CHP)可以将电和气转化为热,将电力系统、天然气系统和热力系统耦合起来,对热可靠性有很大的提升。但也会同时加重电负荷和天然气负荷,可能导致气可靠性或电可靠性的下降。

(3)薄弱环节分析

电可靠性的薄弱环节分析

气可靠性的薄弱环节分析

热可靠性的薄弱环节分析

薄弱环节分析结果显示:电可靠性指标EENS主要由电力线路故障导致,薄弱环节为电力线路1和2,其中电力线路LE1是算例配网系统电源供应的唯一通道,是极为重要的线路;天然气系统拓扑结构呈环状,环内的各条线路都对可靠性有着重要影响,PG1、PG4和PG6都是影响较大环节;热力系统整体结构成环,且局部放射,大多数元件都对可靠性有着重要影响。在故障影响较大的管道中,PH13、PH30和PH31处于热网环结构中,PH5、PH7等管道位于局部放射状结构中,故障直接影响其相连负荷的供给能力。

本文引文信息

赵长伟,张慧颖,刘春玲,等,面向综合能源系统可靠性评估的最优负荷削减量分层解耦计算方法[J]. 全球能源互联网,2019,2(6):538-546.


ZHAO Changwei, ZHANG Huiying, LIU Chunling, et al. Hierarchical decoupling optimal load curtailment algorithm for integrated energy systems reliability evaluation[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2019, 2(6): 538-546(in Chinese).

作者简介

赵长伟


高级工程师


主要研究方向:电力系统规划,综合能源系统可靠性分析。

E-mail:

chengdongface@163.com

侯恺


通信作者,副教授,博士生导师


主要研究方向:电力系统风险评估、综合能源系统可靠性评估。

E-mail:khou@tju.edu.cn

刘泽宇


硕士


主要研究方向:综合能源系统可靠性评估,

E-mail:tjulzy@tju.edu.cn

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编辑:李锡

审核:白恺


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