【摘 要】
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随着能源危机与环境污染问题的日益突出,各类可再生和清洁能源得到快速发展,高效利用电-气-热等多种能源形式的综合能源系统应运而生。开展电-气-热综合能源系统的规划及可靠性评估研究,对加快清洁低碳、安全高效可持续能源系统构建具有重要意义。考虑电-气-热综合能源系统中分布式电源及多元负荷的不确定性,本文围绕电-气-热综合能源系统的公共信息模型扩展、多能流计算、可靠性评估和协同规划四个方面开展了研究,主要
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随着能源危机与环境污染问题的日益突出,各类可再生和清洁能源得到快速发展,高效利用电-气-热等多种能源形式的综合能源系统应运而生。开展电-气-热综合能源系统的规划及可靠性评估研究,对加快清洁低碳、安全高效可持续能源系统构建具有重要意义。考虑电-气-热综合能源系统中分布式电源及多元负荷的不确定性,本文围绕电-气-热综合能源系统的公共信息模型扩展、多能流计算、可靠性评估和协同规划四个方面开展了研究,主要研究工作如下:在电-气-热综合能源系统的公共信息模型扩展方面,为了消除电力系统、天然气系统及热力系统间存在的“信息孤岛”问题,在IEC 61970基础上进行电-气-热综合能源系统公共信息模型扩展,深入研究电-气-热综合能源系统组成及特点,建立了完整的天然气系统、热力系统、耦合环节以及多元储能系统的扩展模型,并对电-气-热综合能源系统中各关键类的属性加以描述,以满足综合能源系统潮流计算、优化调度、运行控制等应用的需要。在Rational Rose平台下进行了模型的搭建,并给出实例验证。在电-气-热综合能源系统的多能流计算方面,通过对电力子系统、天然气子系统、热力子系统及耦合环节进行建模,建立了确定性的电-气-热综合能源系统多能流计算模型;考虑系统运行时风电、光伏等分布式电源的波动性和随机性以及电、气、热等多元负荷的不确定性,基于区间仿射数学方法提出了考虑不确定性的电-气-热综合能源系统多能流计算模型;同时通过算例分析了所提区间仿射方法的正确性和高效性。在电-气-热综合能源系统的可靠性评估方面,计及电、气、热等多种能量形式、复杂耦合关系和多元储能形式,建立了电-气-热综合能源系统的可靠性模型;从用户的角度出发,考虑用户的主观用能体验,引入用户对用能故障的严重性感知程度和用户用能满意度指标,提出基于用户和用户群的用能可靠性评估指标,包括用电可靠性评估指标、用气可靠性评估指标和用热可靠性评估指标;然后,提出了基于马尔科夫链蒙特卡洛方法的电-气-热多用能可靠性评估方法。在电-气-热综合能源系统的规划设计方面,建立了电-气-热综合能源系统的源-网-储协同规划模型,该规划模型以规划年限内的总成本最小为目标,实现对系统中供能源、供能管道、能源集线器以及储能装置的类型以及位置的最优规划;同时为了反映用户的主观用能体验,建立了用户用能满意度指标,并在协同规划模型中考虑了用能可靠性成本;此外,为了计及风电、光伏等分布式电源以及电、气、热等多元负荷的不确定性,提出了一种计及不确定性的电-气-热综合能源系统源-网-储协同规划模型,并运用区间二次规划方法求解。
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