【摘 要】
：
面对能源结构清洁化与能源体系转型的背景,构建安全可靠、绿色高效的电-气互联系统（Integrated electricity and natural gas system,IEGS）成为实现能源转型和“碳达峰、碳中和”目标的重要途径。随着电网与天然气网耦合程度的日益加深以及低碳电力要求的日益提升,对协同多能流、探究多能耦合特性、发挥多能互补作用实现电-气互联系统的安全运行及低碳经济调度提出了更高要
【基金项目】
：
国家自然科学基金项目（51777077、52177085）； 广州市科技计划项目（202102021208）；
论文部分内容阅读
面对能源结构清洁化与能源体系转型的背景,构建安全可靠、绿色高效的电-气互联系统（Integrated electricity and natural gas system,IEGS）成为实现能源转型和“碳达峰、碳中和”目标的重要途径。随着电网与天然气网耦合程度的日益加深以及低碳电力要求的日益提升,对协同多能流、探究多能耦合特性、发挥多能互补作用实现电-气互联系统的安全运行及低碳经济调度提出了更高要求。为此,本文从电网和天然气网的耦合机理分析、故障传播分析以及IEGS优化调度策略三个方面开展研究,主要工作内容如下:（1）针对现有研究在潮流算法与耦合机理分析的不足,基于统一潮流模型提出了电网与天然气网相互作用机理分析方法。计及天然气网慢动态特性建立了IEGS统一潮流模型并利用变量压缩进行简化;提出采用牛顿下山法求解模型避免天然气网初值敏感问题;基于灵敏度分析方法提出了综合灵敏度指标用以分析两网间相互作用。仿真结果表明利用所提综合灵敏度指标能够量化扰动对耦合系统影响,快速定位系统薄弱环节并为系统安全运行措施提供决策依据,验证了采用牛顿下山法具有收敛快、效率高的优势。（2）针对两网耦合日益加深带来的系统安全问题,提出了考虑相依特性的电-气互联系统故障传播影响分析方法。考虑IEGS相依特性分析了不同耦合程度下故障在两网间传播影响特性;建立了基于天然气网管存模型的IEGS准稳态潮流模型;从系统供能效率与供能可靠性两个方面构建了连锁故障影响评估指标以分析故障传播对系统运行的影响。仿真结果揭示了单一子网故障对耦合系统安全运行产生影响,量化评估了不同耦合程度下连锁故障对系统运行的影响,验证了安全措施减缓故障传播影响的有效性。（3）针对现有IEGS低碳经济调度研究的不足,提出了计及阶梯式碳交易机制与碳捕集的电-气互联系统低碳经济调度策略。一方面在IEGS中引入碳捕集电厂与电转气协同运行模式实现碳循环利用,另一方面引入双向阶梯式碳交易机制进一步约束碳排放,基于此构建了IEGS低碳经济调度模型,并利用分段线性化与二阶锥松弛方法对模型的非凸非线性进行了转化处理。仿真结果表明采用所提碳捕集与电转气协同优化策略提升了系统消纳风电能力并降低了碳排放水平,所提策略结合引入的双向阶梯式碳交易机制进一步提升了IEGS的低碳经济性能。
其他文献
当前综合能源系统与能源互联网的迅速发展,明确展现出能源转型方向的大势所趋。综合能源系统集聚电、热、冷等多种形式能源,关系到能源的协调转换、互联共济,是实现能源互联网多能互补优化高效体系的关键组成要素。多能负荷短期预测牵涉到综合能源系统运行调度规划等实质性业务的各个方面,需要开展详细的分析研究。多能负荷之间复杂的耦合关系直接影响到多能负荷短期预测的精度性能,因此考虑负荷特征分析是提升多能负荷短期预测
日益严重的环境污染和传统化石能源短缺问题催生了电动汽车行业,也促进了其发展。与传统汽车相比,电动汽车具有能耗低、污染低、噪声小等优点,但是,由于蓄电池的能量密度比化石燃料低,电动汽车的续航里程比传统汽车短。动态无线充电允许电动汽车在移动过程中从发射侧获取电能,对电动汽车的应用推广具有积极的意义。然而,在电动汽车行驶的过程中,接收线圈相对于发射线圈的偏移会引起两者的耦合系数下降,从而导致传输功率下降
随着高比例分布式新能源的接入,配电网运行的随机性不断增大,新型电力系统的电力供应保障和安全稳定运行能力将受到极大挑战。电动汽车（Electric vehicle,EV）、暖通空调（Heating ventilating and air conditioning,HVAC）等作为重要的需求侧资源,具有灵活的可调性,合理地安排其用电计划,对于实现电网削峰填谷、平抑可再生能源波动具有重大意义。因此需要充
输电线路覆冰脱落会引起线路的振荡,导致输电线路产生跳跃,使得输电线路脱冰相发生不平衡张力、线间距离减小的情况,会导致金具损坏,发生放电事故。在自然条件下覆冰输电线路易发生脱冰跳跃事件,给电力系统的安全稳定运行带来了极大挑战。本文通过有限元仿真研究了不同脱冰方式下线路的跳跃幅值及动态张力变化情况,同时分析了导线工频电场强度的变化规律,对输电线路发生脱冰跳跃时的运行风险进行分析,提出输电线路脱冰跳跃的
DC-DC变换器切换运行于不同的工作模态,是一类典型的切换仿射系统,其高性能控制策略一直是国内外的研究热点。但是,现有工程应用中的控制策略大多忽略了变换器的切换系统特性,导致变换器在大扰动下出现不稳定行为,影响变换器的实际工作性能。近年来,有学者开始基于切换系统理论设计DC-DC变换器切换律,但这些切换律的动态性能仍有较大提升空间。为此,本文从切换系统理论角度研究DC-DC变换器,提出一种具有全局
电动汽车、可再生能源发电、储能等分布式资源正大规模渗透到配电网中,使其系统结构、运营主体日益复杂。主动配电网作为分布式资源的重要利用方式,在世界各地得到了广泛应用。然而,光伏、风电出力的波动性,电动汽车车主行为的不确定性、电池状态的差异等特点,使主动配电网的实际状态难以准确预测,对其进行日内优化调度成为当下配电网运行的挑战。现有的主动配电网日内调度方法在应对分布式资源的随机性、策略的最优性、经济性
新能源发电系统因输出电压低、波动大等特点,无法直接并网,需要宽输入电压范围、高电压增益的DC-DC变换器作为中间环节,以提升电压等级并保持输出电压的稳定。传统高增益DC-DC变换器一般采用多级变换技术或附加升压单元技术,导致体积增加、效率下降、功率密度下降。现有研究表明,DC-DC变换器是一个典型的非线性系统,当参数变化时,会出现分岔与混沌等行为。由于混沌区域的不稳定电压增益高,因此若能将其控制稳
综合能源系统（integrated energy systems,IES）运行可靠性更加关注系统在实时运行条件下的时变可靠性。对系统进行运行可靠性评估,不仅能实时反映系统运行状态,还能在考虑多重运行不确定性因素的影响下定位系统的薄弱环节,有助于对系统可能面临的故障风险进行合理预测。IES涉及多个能源环节,存在不同供能子系统间的耦合问题,影响运行可靠性的因素极为复杂多样。为了规避短期运行风险,提升系
在工业生产领域中,电动机用电量所占比例比较大,其中风机和水泵设备占用电总量的三分之一。内置式永磁同步电机因为其（IPMSM）具有效率高、结构简单、高功率密度等优点,在该领域具有广泛的应用前景。但传统的控制策略为id=0控制,在电机运行过程中会造成电能的浪费,不利于实现“双碳”的减排目标。应用于内置式永磁同步电机的最大转矩电流比（Maximum Torque Per Ampere,MTPA）控制策略
随着用户对电能质量要求的逐步提高,如何确保电能供应的连续性与可靠性愈发重要。作为电力系统向用户传送电能的末端环节,配电网的拓扑结构复杂、所处运行环境变化多样,从而导致因配电网故障而引发的停电事件在电力系统故障中占据着较大的比重。因此,为切实保障供电的可靠性以及尽可能降低停电事件给社会生产与居民生活造成的损失,研究如何实现对配电网线路故障的快速定位具有重要的意义。行波法由于基本不受系统运行方式、故障