学术论文 孙宏斌等:面向能源互联网的多能流静态安全分析方法

2023-04-19 23:50:29


面向能源互联网的多能流静态安全分析方法/潘昭光，孙宏斌，郭庆来
《电网技术》2016年第6期：1627-1634
项目背景
　　能源互联网是互联网和能源深度融合的产物，是当前能源领域的研究热点和前沿，也是未来能源系统的重要形态。能源互联网的核心理念是开放，表现之一就是打破原来电、热、冷、气、交通等能流子系统相对割裂的状态，实现多类型能源开放互联，构建多能流系统，其潜在效益包括：
　　1）通过多种能源的梯级利用和综合管理，可以提高能源使用效率，降低用户用能成本，如冷热电联供效率可以达到80%或更高；
　　2）利用不同能源的特性差异和相互转换可以促进可再生能源的消纳，如电制氢、风电供热等；
　　3）多能源的耦合互补，还可以提高用户用能的可靠性，并为电网运行提供更多柔性资源；
　　4）通过多能流系统的协同规划和建设，可以减少基础设施的重复建设和浪费。
　　多能流耦合能带来诸多好处，但也使原本复杂的能源系统更加复杂。多能流系统由多个能流子系统组成，不同能流子系统具有不同的组成、模型、特性等，并且相互作用和影响。随着耦合的不断增强，多能流系统的新特性越来越明显，复杂度也显著增加，传统各个能流单独分析的方法已经难以适应新的要求。在当前多能流研究中，大部分集中在多能流的协同优化或规划以获得更多协同效益，但在多能流的网络特性和安全上研究不足。安全是多能流系统正常运行的基础，随着系统的复杂化，安全问题也更加突出。静态安全分析在电力系统中的应用已经比较成熟，但在多能流系统中仍然缺乏系统的理论和方法。
　　从耦合角度出发，多能流系统的组成可以分为耦合元件和非耦合元件。耦合元件连接2个能源子系统，消耗一种或多种能源产生其他一种或多种能源，使能流子系统相互耦合和作用。非耦合元件则包括各能流子系统内部的网络、网络上的设备及其他非耦合的边界条件如源、荷等，非耦合元件需要通过耦合元件对其他系统产生影响。
　　多能流静态安全分析的本质是系统在不同给定状态下的多能流求解，校验此时系统是否能够安全运行并留有相应的裕量，为后续的安全控制提供基础。静态安全分析基于静态模型，是安全分析中最基础、也是最可能尽快实现在线运行的部分。相比电力系统，多能流系统的静态安全分析更为复杂，体现在更复杂的模型、更多的安全运行约束、更多的扰动类型等，其相互作用和影响机理也更为复杂。
主要创新点
　　针对多能流系统的安全问题，提出面向能源互联网的多能流静态安全分析的概念和方法，给出多能流系统的安全运行约束、运行状态、预想事故集和静态安全分析的流程，为多能流的安全运行提供有效的分析工具。
解决的问题和意义
        本文针对多能流系统的安全问题，提出面向能源互联网的多能流静态安全分析的概念和方法，为多能流的安全运行提供有效的分析工具。多能流系统网络模型的共性表现为拓扑约束、广义基尔霍夫定律，个性表现为支路特性和耦合元件特性，多能流求解本质是非线性方程组的求解。多能流系统的运行状态可以分为4类：安全正常状态、预警状态、紧急状态和待恢复状态。一个系统的扰动可能导致另一个系统的安全问题，说明开展多能流静态安全分析的必要性。本文的方法在考虑其他能源网络模型后，可以推广到电-气、气-热、电-气-热等多能流系统的静态安全分析。
后续研究内容
       多能流求解方法改进以及安全分析的加速方法，考虑多能流系统的动态特性等。
主要图表





参文格式
潘昭光，孙宏斌，郭庆来．面向能源互联网的多能流静态安全分析方法[J]．电网技术，2016,40(6):1627-1634.
Pan Zhaoguang, Sun Hongbin, Guo Qinglai．Energy internet oriented static security analysis method for multi-energy flow [J]．Power System Technology，2016，40(6)：1627-1634 (in Chinese)．


第一作者潘昭光
团队介绍

　　清华大学电机系智能电网能量管理团队暨能源互联网创新研究院能量管理和调控研究中心由张伯明教授、孙宏斌教授、吴文传教授、郭庆来副教授牵头组成，目前拥有教授3人、副教授1人、博士后2人、研究生30余人。主要从事电力系统能量管理技术、无功电压控制、新能源并网和能源互联网等领域的研究工作。曾获国家级科技奖励2次，入选中国高等学校十大科技进步奖1次。近5年团队发表或录用SCI论文60余篇，其中近40篇发表在IEEE Transactions等高水平期刊。研发的能量管理系统软件、自动电压控制软件等在国内二十余个网省应用，并推广到PJM等海外电网。

    

注：本文转载自《电网技术》


欢迎关注英文刊CSEEJPES微信号


公众微信号：清华能源互联网研究院，是清华大学唯一官方认证。我们坚持原创深度或精选的每一篇文章，欢迎订阅和分享。如需转载，请务必注明出处，并保留“清华能源互联网研究院”字样和二维码，或直接与我们取得联系。