考虑信息耦合的电–气综合能源系统韧性优化方法
发布时间：2021-12-31 11:57
信息通讯技术与多能源耦合技术的不断发展使得传统能源系统逐渐转变为具有典型信息物理特征的现代综合能源系统,信息物理背景下的综合能源系统韧性分析变得更加复杂。该文对信息系统与能源系统在控制、供能及网络拓扑连接等方面的相互关系进行描述。同时,采用天然气网络动态潮流模型,并考虑配电网网络重构在物理层与信息层的耦合关系,构建基于有向多物网络流模型的信息物理耦合电-气综合能源系统韧性优化分析模型。在此基础上,建立韧性–经济性两步优化框架,首先以失负荷量最小为优化目标进行网络重构,然后在韧性优化确定的网络结构基础上进行经济性运行优化,并采用改进交替方向乘子法进行分布式求解,最终通过算例仿真验证模型与方法的有效性与正确性。
【文章来源】：中国电机工程学报. 2020,40(21)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
有向多物网络流模型Fig.2DirectedmulticommodityflowmodelN4N5N3fk(N5f,K)
性，本文假设的出现故障场景均为永久故障[12]，经济性优化的周期为24h。4.1算例1在算例1中，本文对信息耦合的电–气综合能源系统韧性优化方法与不考虑信息耦合的韧性优化模型进行了对比。采用前文所提的韧性-经济性两步优化策略进行优化。1）在场景1中，系统发生N5故障，其中线路5，8，13，23，29停止运行，采用2种不同的方法进行了韧性优化。在此场景中，考虑信息耦合与不考虑信息耦合的两种恢复策略所得到的重构方案一致，其重构方案如图5所示，此时通过重构能够使得所有负荷节点保持与主网的有效连接，即信息节点同样能够保证与信息中心的连通性，负荷恢复量100%，经济性运行成本为21092.5元。2）在场景2中，线路5，14，21，28停止运行，此时信息约束下的重构结果如图6、7所示。123456789101112131415161718192021222324252627282930313233G1G2G3G4G5G6G7WT1WT2PV2PV1电力线路天然气网络线路燃气轮机M1M2M5M3M4M6M7M8M9M10M11M12电转气P2GGT1GT2S33S34S35S36S37风机光伏储能电池天然气负荷S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S15S14S16S17S18S19S20S21S22S23S24S25S26S27S28S29S30S31S32图4算例示意图Fig.4Diagramofcasestudy图5场景1重构方案Fig.5Reconfigurationschemeofscenario1在该场景下，2种模型选取了不同的方案进行重构，在韧性优化中两种模型优化所得负荷恢复量均为100%。但是在考虑信息耦合的韧性优化方法中，受到信息节点连通性的约束，其重构方案更倾向于保证信息节点的
1）在场景1中，系统发生N5故障，其中线路5，8，13，23，29停止运行，采用2种不同的方法进行了韧性优化。在此场景中，考虑信息耦合与不考虑信息耦合的两种恢复策略所得到的重构方案一致，其重构方案如图5所示，此时通过重构能够使得所有负荷节点保持与主网的有效连接，即信息节点同样能够保证与信息中心的连通性，负荷恢复量100%，经济性运行成本为21092.5元。2）在场景2中，线路5，14，21，28停止运行，此时信息约束下的重构结果如图6、7所示。123456789101112131415161718192021222324252627282930313233G1G2G3G4G5G6G7WT1WT2PV2PV1电力线路天然气网络线路燃气轮机M1M2M5M3M4M6M7M8M9M10M11M12电转气P2GGT1GT2S33S34S35S36S37风机光伏储能电池天然气负荷S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S15S14S16S17S18S19S20S21S22S23S24S25S26S27S28S29S30S31S32图4算例示意图Fig.4Diagramofcasestudy图5场景1重构方案Fig.5Reconfigurationschemeofscenario1在该场景下，2种模型选取了不同的方案进行重构，在韧性优化中两种模型优化所得负荷恢复量均为100%。但是在考虑信息耦合的韧性优化方法中，受到信息节点连通性的约束，其重构方案更倾向于保证信息节点的有效连通，从而保证了更多的图6场景2信息耦合的重构方案Fig.6Reconfigurationschemeofscenario1withcybercoupling信息节点的有效性，其实际恢复量与模型计算恢复量一致。而不考虑信息耦合的恢复方案，在没有信息约束的情况下，更倾向于使用分布式能源、储能以?
【参考文献】：
期刊论文
[1]韧性背景下的配网故障恢复研究综述及展望[J]. 许寅,和敬涵,王颖,李佳旭,李长城. 电工技术学报. 2019(16)
[2]信息物理深度融合背景下综合能源系统可靠性分析评述[J]. 加鹤萍,丁一,宋永华,胡怡霜,尚楠,刘月琴. 电网技术. 2019(01)
[3]能源互联网及其优化运行研究现状综述[J]. 丁涛,牟晨璐,别朝红,杜鹏伟,范振宇,邹志翔,杨永恒,吴中钰,徐岩,唐保国. 中国电机工程学报. 2018(15)
[4]基于关联特性矩阵的电网信息物理系统耦合建模方法[J]. 薛禹胜,李满礼,罗剑波,倪明,陈倩,汤奕. 电力系统自动化. 2018(02)
[5]基于目标级联分析法的多微网主动配电系统自治优化经济调度[J]. 谢敏,吉祥,柯少佳,刘明波. 中国电机工程学报. 2017(17)
[6]能源互联网多时间尺度的信息物理融合模型[J]. 王冰玉,孙秋野,马大中,黄博南. 电力系统自动化. 2016(17)
[7]电力系统信息物理融合建模与综合安全评估:驱动力与研究构想[J]. 郭庆来,辛蜀骏,孙宏斌,王剑辉. 中国电机工程学报. 2016(06)
[8]电网信息物理系统的混合系统建模方法研究[J]. 王云,刘东,陆一鸣. 中国电机工程学报. 2016(06)
[9]故障条件下含分布式电源配网的孤岛划分与重构优化策略研究[J]. 向月,刘俊勇,姚良忠,刘友波,田立峰,杨嘉湜. 电网技术. 2013(04)
本文编号：3560213
【文章来源】：中国电机工程学报. 2020,40(21)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
有向多物网络流模型Fig.2DirectedmulticommodityflowmodelN4N5N3fk(N5f,K)
性，本文假设的出现故障场景均为永久故障[12]，经济性优化的周期为24h。4.1算例1在算例1中，本文对信息耦合的电–气综合能源系统韧性优化方法与不考虑信息耦合的韧性优化模型进行了对比。采用前文所提的韧性-经济性两步优化策略进行优化。1）在场景1中，系统发生N5故障，其中线路5，8，13，23，29停止运行，采用2种不同的方法进行了韧性优化。在此场景中，考虑信息耦合与不考虑信息耦合的两种恢复策略所得到的重构方案一致，其重构方案如图5所示，此时通过重构能够使得所有负荷节点保持与主网的有效连接，即信息节点同样能够保证与信息中心的连通性，负荷恢复量100%，经济性运行成本为21092.5元。2）在场景2中，线路5，14，21，28停止运行，此时信息约束下的重构结果如图6、7所示。123456789101112131415161718192021222324252627282930313233G1G2G3G4G5G6G7WT1WT2PV2PV1电力线路天然气网络线路燃气轮机M1M2M5M3M4M6M7M8M9M10M11M12电转气P2GGT1GT2S33S34S35S36S37风机光伏储能电池天然气负荷S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S15S14S16S17S18S19S20S21S22S23S24S25S26S27S28S29S30S31S32图4算例示意图Fig.4Diagramofcasestudy图5场景1重构方案Fig.5Reconfigurationschemeofscenario1在该场景下，2种模型选取了不同的方案进行重构，在韧性优化中两种模型优化所得负荷恢复量均为100%。但是在考虑信息耦合的韧性优化方法中，受到信息节点连通性的约束，其重构方案更倾向于保证信息节点的
1）在场景1中，系统发生N5故障，其中线路5，8，13，23，29停止运行，采用2种不同的方法进行了韧性优化。在此场景中，考虑信息耦合与不考虑信息耦合的两种恢复策略所得到的重构方案一致，其重构方案如图5所示，此时通过重构能够使得所有负荷节点保持与主网的有效连接，即信息节点同样能够保证与信息中心的连通性，负荷恢复量100%，经济性运行成本为21092.5元。2）在场景2中，线路5，14，21，28停止运行，此时信息约束下的重构结果如图6、7所示。123456789101112131415161718192021222324252627282930313233G1G2G3G4G5G6G7WT1WT2PV2PV1电力线路天然气网络线路燃气轮机M1M2M5M3M4M6M7M8M9M10M11M12电转气P2GGT1GT2S33S34S35S36S37风机光伏储能电池天然气负荷S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S15S14S16S17S18S19S20S21S22S23S24S25S26S27S28S29S30S31S32图4算例示意图Fig.4Diagramofcasestudy图5场景1重构方案Fig.5Reconfigurationschemeofscenario1在该场景下，2种模型选取了不同的方案进行重构，在韧性优化中两种模型优化所得负荷恢复量均为100%。但是在考虑信息耦合的韧性优化方法中，受到信息节点连通性的约束，其重构方案更倾向于保证信息节点的有效连通，从而保证了更多的图6场景2信息耦合的重构方案Fig.6Reconfigurationschemeofscenario1withcybercoupling信息节点的有效性，其实际恢复量与模型计算恢复量一致。而不考虑信息耦合的恢复方案，在没有信息约束的情况下，更倾向于使用分布式能源、储能以?
【参考文献】：
期刊论文
[1]韧性背景下的配网故障恢复研究综述及展望[J]. 许寅,和敬涵,王颖,李佳旭,李长城. 电工技术学报. 2019(16)
[2]信息物理深度融合背景下综合能源系统可靠性分析评述[J]. 加鹤萍,丁一,宋永华,胡怡霜,尚楠,刘月琴. 电网技术. 2019(01)
[3]能源互联网及其优化运行研究现状综述[J]. 丁涛,牟晨璐,别朝红,杜鹏伟,范振宇,邹志翔,杨永恒,吴中钰,徐岩,唐保国. 中国电机工程学报. 2018(15)
[4]基于关联特性矩阵的电网信息物理系统耦合建模方法[J]. 薛禹胜,李满礼,罗剑波,倪明,陈倩,汤奕. 电力系统自动化. 2018(02)
[5]基于目标级联分析法的多微网主动配电系统自治优化经济调度[J]. 谢敏,吉祥,柯少佳,刘明波. 中国电机工程学报. 2017(17)
[6]能源互联网多时间尺度的信息物理融合模型[J]. 王冰玉,孙秋野,马大中,黄博南. 电力系统自动化. 2016(17)
[7]电力系统信息物理融合建模与综合安全评估:驱动力与研究构想[J]. 郭庆来,辛蜀骏,孙宏斌,王剑辉. 中国电机工程学报. 2016(06)
[8]电网信息物理系统的混合系统建模方法研究[J]. 王云,刘东,陆一鸣. 中国电机工程学报. 2016(06)
[9]故障条件下含分布式电源配网的孤岛划分与重构优化策略研究[J]. 向月,刘俊勇,姚良忠,刘友波,田立峰,杨嘉湜. 电网技术. 2013(04)
本文编号：3560213
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