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电测与仪表 2024年第2期61卷 17-24页

作者：周步祥姚先禹臧天磊四川大学电气工程学院成都610065

综合能源系统是实现电网、气网以及热网等多种能源系统深度融合,利用能量耦合互补等优势提升整个系统能源利用效率的有效形式。为提升综合能源系统优化运行能力,文章首先基于电转气技术与天然气发电技术,构建了的电-气双向耦合综合能源... 详细信息

综合能源系统是实现电网、气网以及热网等多种能源系统深度融合,利用能量耦合互补等优势提升整个系统能源利用效率的有效形式。为提升综合能源系统优化运行能力,文章首先基于电转气技术与天然气发电技术,构建了的电-气双向耦合综合能源系统总体模型。进而考虑配电网重构技术(Distribution Network Reconfiguration Technology,DNR)中拓扑结构灵活可控这一特性,在配电子系统中引入开关变量、系统运行总费用最低这一目标函数及网络辐射状拓扑结构等约束,建立了配电子系统重构模型。从降低模型求解复杂性的角度,应用二阶锥松弛、乘积变量线性化及分段线性化等方法,将原始综合能源配电网重构非凸非线性模型转化为混合整数二阶锥规划(Mixed Integer Second-Order Cone Programming,MISOCP)问题求解。仿真结果表明,在电-气双向耦合的综合能源系统中应用配电网重构技术,能够降低综合能源系统运行费用,同时有效支撑了配电子系统电压与配气子系统气压。

关键词：综合能源系统配电网重构电-气双向耦合二阶锥规划运行费用最小

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面向电-气双向耦合与低碳的P2G厂站优化规划

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电力系统及其自动化学报 2022年第6期34卷 9-17,24页

作者：周步祥华伟杰张远洪臧天磊四川大学电气工程学院成都610065

电转气技术可消纳电力系统过剩电能,同时其具有的碳捕捉作用能提升电力系统低碳性。针对现有可再生能源消纳以及低碳化发展趋势,提出一种面向电-气双向耦合与低碳的综合能源系统电转气厂站优化规划策略。该策略考虑耦合系统中各部分特征... 详细信息

电转气技术可消纳电力系统过剩电能,同时其具有的碳捕捉作用能提升电力系统低碳性。针对现有可再生能源消纳以及低碳化发展趋势,提出一种面向电-气双向耦合与低碳的综合能源系统电转气厂站优化规划策略。该策略考虑耦合系统中各部分特征,以耦合系统年投资运行成本与碳排放成本之和最小为优化目标;在目标函数中,计及弃风成本和购气成本,以及在电转气厂站碳捕捉作用下综合能源系统的碳排放成本,建立基于现有可再生能源出力大小的电转气厂站优化规划数学模型,采用粒子群优化算法进行模型求解。最后以IEEE-9节点电力系统和7节点天然气系统组成的电力天然气耦合系统为例进行验证分析,仿真结果表明所提方法在最大化消纳可再生能源的同时拥有较好的经济性和低碳性。

关键词：综合能源系统电-气双向耦合电转气技术低碳优化规划

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电-气综合能源系统配电网优化重构与时段划分问题研究

电-气综合能源系统配电网优化重构与时段划分问题研究

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作者：姚先禹四川大学

学位级别：硕士

随着冷热气电能源耦合技术的快速发展和终端能效目标及分布式能源消纳需求的提升,传统的单一配电网逐渐向多能源耦合、协调高效运行的综合能源系统转型。由于电能与天然气存在相依互补的物理特性等优势,电-气双向耦合的综合能源系统(Int... 详细信息

随着冷热气电能源耦合技术的快速发展和终端能效目标及分布式能源消纳需求的提升,传统的单一配电网逐渐向多能源耦合、协调高效运行的综合能源系统转型。由于电能与天然气存在相依互补的物理特性等优势,电-气双向耦合的综合能源系统(Integrated energy system,IES)得到了广泛关注。电-气双向耦合IES的发展为主动配电网的各个方面带来了机遇和挑战。本文重点研究电-气双向耦合的IES配电网优化重构和动态重构时段划分问题,主要工作内容如下:(1)首先总体介绍了综合能源的研究背景,并对电-气双向耦合的IES的研究意义做出说明;然后分别从政策法规、国家标准、学术研究和企业研发等多方面系统地介绍了国内综合能源的发展现状;接着针对配电网重构技术和动态重构时段划分技术的发展现状和不足作出详细的综述。(2)针对电-气双向耦合综合能源系统进行了概述和数学建模,为后续配电网优化重构和动态重构时段划分研究奠定了理论基础。介绍了电-气双向耦合IES的基本结构和组成,并对其相对于传统单一配电网所具备的灵活可靠、相依互补的优势进行了分析。从数学建模的角度分别对电-气双向耦合IES中的配电子系统、天然气子系统和双向耦合装置进行数学建模。(3)针对电-气双向耦合IES中配电网重构问题,考虑到配电网重构技术中拓扑结构灵活可控这一特性,在配电子系统中引入开关变量和辐射状约束,在此基础上上建立了计及综合能源系统的配电网重构模型。使用潮流方程中的节点注入模型对配电网进行建模,利用二阶锥松弛、乘积变量线性化对配电子系统模型进行简化处理;利用分段线性化方法将非凸的天然气子系统模型线性化,最终将原始综合能源配电网重构非凸非线性模型转化为混合整数二阶锥规划问题求解。仿真结果表明,在电-气双向耦合的综合能源系统中应用配电网重构技术,能够降低综合能源系统运行费用,同时有效支撑了配电子系统电压与配气子系统气压。(4)最后针对电-气双向耦合的IES中配电网动态重构时段划分问题展开研究,考虑到实时重构中电负荷的不确定性导致重构时段划分难以处理,本文介绍了时间序列相似性度量理论,并利用改进的动态时间规整距离作为分段指标来度量时段划分后各时段负荷时间序列之间的相似性方法来实现配电网动态重构中时段准确合理的划分。考虑到可再生能源的随机性对时段划分的影响,本文构建了风力发电和光伏发电出力模型。以配电网运行网损和电压偏移最小为目标,建立了综合能源背景下配电网动态重构数学模型。算例仿真中,在前文仿真模型的基础上构建一组负荷数据和DG出力并进行时段划分和重构求解,算例结果验证了所提的时段划分方法的有效性。

关键词：综合能源系统电-气双向耦合配电网重构混合整数二阶锥规划时段划分动态时间规整

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