电力-天然气互联系统协同安全机制:现状,问题与挑战 被引量：13

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作者 杜蕙 林涛 +2 位作者 李轻言 付希越 徐遐龄 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期3764-3776,共13页

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 system... 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。 展开更多

关键词 低碳转型 新型电力系统 电力-天然气互联系统 安全运行与控制 分布式协同控制

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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 被引量：9

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作者 杜蕙 林涛 +2 位作者 李轻言 张效宁 徐遐龄 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期1765-1779,共15页

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... 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。 展开更多

关键词 电力-天然气互联系统 最优校正控制 安全约束最优能流 气网动态管流 时空 正交配置

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电力及天然气系统中的产消者能量-备用协同优化 被引量：3

3

作者 徐立敏 艾欣 《现代电力》 北大核心 2022年第1期45-55,I0002-I0007,共17页

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... 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。 展开更多

关键词 产消者 虚拟电池模型 电力天然气系统 能量-备用协同优化 分布式优化

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系统互联视角下的城域电力-交通融合网络协同 被引量：47

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作者 杨天宇 郭庆来 +1 位作者 盛裕杰 孙宏斌 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期1-9,共9页

能源和交通是人类社会发展的两大核心问题。随着电动汽车保有量的逐年攀升,电力系统与交通系统这2个人造系统将经由深度交互作用而融合,同时海量异质车辆用户也将作为社群环节嵌入其中,构成复杂的信息-物理-社群系统。在特大城市电力-... 能源和交通是人类社会发展的两大核心问题。随着电动汽车保有量的逐年攀升,电力系统与交通系统这2个人造系统将经由深度交互作用而融合,同时海量异质车辆用户也将作为社群环节嵌入其中,构成复杂的信息-物理-社群系统。在特大城市电力-交通融合网络(IETN)中,为使全系统运行在安全、经济、可靠的状态,可在信息采集的基础上,通过调节指令与价格信号等多重手段对融合系统中的各环节进行控制或引导。文中对系统互联视角下的城域IETN协同进行了描述,从发展趋势、技术与政策、架构与运行、关键技术与存在问题等角度对2个系统融合的现状与未来潜力进行了探讨。将传感技术与IETN相结合,通过信息采集、分析优化、信号下发等环节对车辆用户的运行状态进行监测与调控,可使融合系统在综合能效、运营服务能力、拥堵状况等多方面指标有所改善。 展开更多

关键词 系统互联 电动汽车 电力-交通融合网络 协同优化

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电力—天然气耦合系统建模与规划运行研究综述 被引量：18

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作者 乔铮 郭庆来 孙宏斌 《全球能源互联网》 2020年第1期14-26,共13页

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... 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。 展开更多

关键词 电力-天然气耦合系统 建模仿真 优化规划 优化调度 安全评估 市场探索

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电-气互联综合能源系统多时段暂态能量流仿真 被引量：62

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作者 卫志农 梅建春 +3 位作者 孙国强 臧海祥 陈胜 陈霜 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期41-47,共7页

考虑到气网的慢动态特性,研究了电-气互联综合能源系统的多时段暂态能量流仿真,其中电网采用稳态潮流模型,气网采用暂态能量流模型。运用隐式有限差分法将天然气系统暂态能量流方程转化为非线性代数方程组,然后用牛顿法求解以非线性代... 考虑到气网的慢动态特性,研究了电-气互联综合能源系统的多时段暂态能量流仿真,其中电网采用稳态潮流模型,气网采用暂态能量流模型。运用隐式有限差分法将天然气系统暂态能量流方程转化为非线性代数方程组,然后用牛顿法求解以非线性代数方程组描述的综合能源系统的多时段暂态能量流方程。同时,计及了电力系统与天然气系统2个层面的耦合,即燃气轮机与电转气(P2G)技术。最后,基于修改的IEEE 24节点电力系统和比利时20节点天然气系统,计算其多时段暂态能量流。仿真结果表明,在短时间尺度研究中,天然气系统的稳态模型与暂态模型的计算结果存在显著差异。除此之外,还定量评估了P2G对风电消纳的积极影响。 展开更多

关键词 电-气互联综合能源系统 电力系统 天然气系统 暂态能量流模型 多时段暂态能量流仿真 电转气 风电消纳

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基于电-氢-热P2P交易的分布式智能电网低碳优化运行方法 被引量：1

7

作者 王杰 贾宏杰 +3 位作者 靳小龙 穆云飞 李敬如 胡诗尧 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第9期40-51,共12页

为促进可再生能源消纳并挖掘系统碳减排潜力,文中针对多微网综合能源系统(IES)的分布式智能电网(DSG)展开研究,提出基于电-氢-热端对端(P2P)交易的分布式智能电网低碳优化运行方法。首先,建立电制氢(P2H)、燃气掺氢热电联产机组等多种... 为促进可再生能源消纳并挖掘系统碳减排潜力,文中针对多微网综合能源系统(IES)的分布式智能电网(DSG)展开研究,提出基于电-氢-热端对端(P2P)交易的分布式智能电网低碳优化运行方法。首先,建立电制氢(P2H)、燃气掺氢热电联产机组等多种氢能利用模式,提出考虑氢能多元利用的多微网IES电-氢-热P2P交易框架及定价模型。其次,考虑单一微网的电-氢-热多元耦合约束及不同微网间电-氢-热多能互济,兼顾经济性及环保性,提出基于电-氢-热P2P交易的混氢天然气分布式智能电网低碳优化模型。然后,提出基于次梯度法的分布式优化算法求解该P2P问题,从而保护各微网的隐私。所提方法设计了动态电、氢、热P2P价格,将传统的电力共享模式拓展为DSG电-氢-热多元协同共享模式。最后,算例结果表明,所提模型能有效促进电能、氢能及热能协同共享,并降低多微网IES总运行成本及总碳排放量,从而实现能源的高效利用和分布式智能电网的低碳经济运行。 展开更多

关键词 新型电力系统 氢能 分布式智能电网 微网 综合能源系统 混氢天然气 低碳优化 端对端交易 电-氢-热交易

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基于机会约束规划的电-气互联综合能源系统随机最优潮流 被引量：44

8

作者 张思德 胡伟 +3 位作者 卫志农 孙国强 臧海祥 陈胜 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期121-128,共8页

综合能源系统是未来能源利用的发展趋势,其中电力系统和天然气系统的联系最为紧密,但随机因素的增加也给综合能源系统的安全稳定运行带来了挑战。针对电-气互联综合能源系统的最优潮流问题,考虑风电场出力的随机性以及电力负荷、天然气... 综合能源系统是未来能源利用的发展趋势,其中电力系统和天然气系统的联系最为紧密,但随机因素的增加也给综合能源系统的安全稳定运行带来了挑战。针对电-气互联综合能源系统的最优潮流问题,考虑风电场出力的随机性以及电力负荷、天然气负荷的随机性,建立其机会约束规划模型,并采用基于半不变量法和内点法的启发式算法进行求解。采用修改的IEEE 30节点电力网络与比利时20节点天然气网络构建电-气互联综合能源系统,分析比较了不同置信度水平和不同波动性情形下系统运行状态以及运行成本的变化,并与确定性情形对比,结果表明机会约束规划模型有助于提高电-气互联综合能源系统运行的安全性。 展开更多

关键词 电-气互联综合能源系统 电力系统 天然气系统 随机最优潮流 机会约束规划 半不变量 启发式算法 模型

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互联系统ISS的积分-积分判据及独立系统应用实例

9

作者 秦博宇 张雪敏 魏东宁 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期46-52,66,共8页

输入-状态稳定(ISS)理论可以根据子系统的稳定属性来判断互联系统的稳定属性,这为分析拓扑多变的独立电力系统稳定性提供了便利。该目标的实现需要2个前提:获得设备的ISS/输入-输出稳定(IOS)属性;得到互联系统稳定的判定条件。鉴于ISS... 输入-状态稳定(ISS)理论可以根据子系统的稳定属性来判断互联系统的稳定属性,这为分析拓扑多变的独立电力系统稳定性提供了便利。该目标的实现需要2个前提:获得设备的ISS/输入-输出稳定(IOS)属性;得到互联系统稳定的判定条件。鉴于ISS定义式的等价形式(积分-积分判据)能够更加准确地刻画设备的ISS属性,推导了在积分-积分判据定义下的互联系统局部IOS定理。该定理使得互联系统稳定性判定只需要在事先获得的设备ISS/IOS属性的基础上判断2个代数不等式,即小增益条件和局部稳定条件。通过PSCAD仿真软件对发电机与电动机互联系统进行了稳定性分析,仿真结果验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 输入-状态稳定 输入-输出稳定 积分-积分判据 电力设备 互联系统 稳定性

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计及需求响应的区域电—气互联系统综合优化运行分析 被引量：4

10

作者 黄海涛 王岱锋 王俊伟 《水电能源科学》 北大核心 2019年第7期200-204,共5页

针对区域电-气互联系统综合优化运行问题,研究了需求响应对系统经济安全运行的协调作用,首先通过分析激励型需求响应资源参与系统调度的原理,构造了反映负荷削减量-需求响应成本关系的多段式函数模型;然后结合以燃气发电机和天然气压缩... 针对区域电-气互联系统综合优化运行问题,研究了需求响应对系统经济安全运行的协调作用,首先通过分析激励型需求响应资源参与系统调度的原理,构造了反映负荷削减量-需求响应成本关系的多段式函数模型;然后结合以燃气发电机和天然气压缩机为耦合对象的区域电-气互联系统的调度运行特点,考虑系统安全约束,建立了计及需求响应的区域电-气互联系统综合优化运行模型,以实现综合系统的经济可靠运行;最后通过算例验证表明所提模型可行、有效,不仅可有效改善互联系统各子部分的运行稳定性,且保证了各部分的安全运行。 展开更多

关键词 电-气互联系统 耦合 需求响应 负荷削减 天然气系统约束 日调度优化

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能源互联网中的关键设备与支撑技术 被引量：17

11

作者 文劲宇 方家琨 《南方电网技术》 北大核心 2016年第3期1-10,101,共10页

能源互联网是指各种一次、二次能源的生产、传输、使用、存储和转换装置以及它们的信息、通信、控制和保护装置直接或间接连接而成的以电网为主干的网络化物理系统。从能量的生产、输送、交换和存储4个方面介绍了能源互联网中的关键设... 能源互联网是指各种一次、二次能源的生产、传输、使用、存储和转换装置以及它们的信息、通信、控制和保护装置直接或间接连接而成的以电网为主干的网络化物理系统。从能量的生产、输送、交换和存储4个方面介绍了能源互联网中的关键设备及其发展趋势,跨越电力、天然气、热力、交通4大能量传输网络。分析了这4种能量传输网络的发展现状、各自的特点以及不同的技术需求。介绍了能源网络中的接口及能量转换设备。对多能量载体下的复合储能技术的发展趋势进行了预测。为了能够更好地协调这些关键设备在各能源网络中的应用,从规划和运行两个角度阐述了能源互联网中的支撑技术。最后提出了对于能源互联网发展的一些思考。 展开更多

关键词 能源互联网 综合能源系统 可再生能源 碳捕获和存储 冷热电三联供 电力制天然气 复合储能

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综合灵敏度和静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法 被引量：18

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作者 潘学萍 李乐 +2 位作者 黄华 颜君凯 杨洛 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期1-8,共8页

提出综合无功-电压灵敏度与静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法,并在灵敏度及静态电压稳定计算中计及了负荷静态电压特性。以计及负荷静态电压特性的交直流电力系统潮流方程为基础,计算交流节点电压相对于直流落... 提出综合无功-电压灵敏度与静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法,并在灵敏度及静态电压稳定计算中计及了负荷静态电压特性。以计及负荷静态电压特性的交直流电力系统潮流方程为基础,计算交流节点电压相对于直流落点无功功率的灵敏度;基于连续潮流法,计算计及负荷静态电压特性的直流受端交流系统静态电压稳定裕度,综合这2个指标识别电压薄弱区域。并进一步地比较了不同ZIP负荷占比、不同直流控制方式对直流落点近区交流系统电压薄弱区域评估的影响。 展开更多

关键词 交直流互联电力系统 无功-电压灵敏度 静态电压稳定裕度 负荷静态电压特性 电压薄弱区域

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基于场景分析的风电场与电转气厂站协同选址规划 被引量：35

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作者 王芃 刘伟佳 +4 位作者 林振智 文福拴 董朝阳 郑宇 张睿 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期20-29,共10页

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... 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。 展开更多

关键词 电力和天然气互联系统 电转气技术 选址规划 场景分析

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