【摘 要】
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随着风电、光伏等可再生清洁能源在电网中接入比例不断增加,其随机性、间歇性给电网安全稳定运行带来了极大的挑战。电-气互联系统(interconnected electricity-gas energy system,IEGES)的应用为此提供了一条有效的解决途径。在IEGES中,燃气机组(gas turbine,GT)调节速度快,可用于应急调峰,与可再生能源的随机性、间歇性相协调;且随着电转气(po
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随着风电、光伏等可再生清洁能源在电网中接入比例不断增加,其随机性、间歇性给电网安全稳定运行带来了极大的挑战。电-气互联系统(interconnected electricity-gas energy system,IEGES)的应用为此提供了一条有效的解决途径。在IEGES中,燃气机组(gas turbine,GT)调节速度快,可用于应急调峰,与可再生能源的随机性、间歇性相协调;且随着电转气(power to gas,P2G)技术的不断成熟,P2G设备将使可再生能源获得更大消纳空间。而随着电网与天然气网络深入的耦合,在IEGES中,同质用能负荷在时间上的可转移性和异质负荷之间的互补替代性,使得传统的电力需求侧响应将逐步向着可兼容不同能源形式转换的综合需求响应(integrated demand response,IDR)的方向发展。为了深入分析IEGES下不同类型用能负荷的可调特性,有效评估IDR对IEGES概率能流的影响,有必要对IDR的不确定建模方法和相应的概率能流计算方法进行研究。首先,基于IEGES系统架构,建立IEGES系统模型。通过对IEGES各结构模块进行分析,建立了电力子系统和天然气子系统的稳态模型,并建立了电气互联耦合元件模型。其次,根据IDR实施特性,建立了一种基于Z-number方法描述的IDR不确定模型。根据负荷特性,在能源市场价格机制引导下,将IDR分类,并分别建立相应IDR弹性模型。考虑非直控型IDR项目中用户响应行为的天然随机性和基础信息可信度对建模过程的影响,采用Z-number方法描述IDR弹性模型中不确定性参数,以客观地反映IDR不确定性在IEGES中的真实作用效果。然后,针对IDR不确定模型,提出一种可计及IDR复杂不确定性的动态概率能流计算框架。通过综合利用模糊期望法和重心法对IDR模型中的Z-number参数进行概率化转换,实现不同类型不确定性变量的统一,并将转化后的负荷响应量视作新的随机变量引入IEGES概率能流计算模型,应用半不变量法实现概率能流求解,得出各状态变量的累积分布函数。最后,以修改的IEEE-14节点和天然气7节点组成的IEGES为例,验证了本文所提模型和方法的有效性;以IEEE-118节点和比利时20节点组成的IEGES为例,验证了其在大规模场景中的有效性。此外,仿真结果表明本文所提方法能够有效分析不确定性供需互动环境下IEGES能流分布及预期运行效益,可为综合能源运营商实施IDR及最优控制决策提供丰富的信息支持。
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