【摘要】：隨著能源生產(chǎn)清潔化和利用高效化要求的提升,電力系統(tǒng)在可再生能源消納和終端能效提升面臨瓶頸。電-氣互聯(lián)系統(tǒng)(IEGS)以其多能流互補、互濟(jì)的優(yōu)勢,成為實現(xiàn)能源清潔低碳高效化的重要載體。在此多能耦合背景下,協(xié)同異質(zhì)能量流實現(xiàn)其安全經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度已成為能源領(lǐng)域技術(shù)關(guān)注的焦點。本文針對IEGS中跨區(qū)域電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)(IEGN)和電-氣耦合能源中心(EGC-EC)兩個主體,從電網(wǎng)和天然氣網(wǎng)互作用機(jī)理、異質(zhì)能量流協(xié)同優(yōu)化運行模型、求解算法出發(fā)開展研究,具體工作如下:(1)針對現(xiàn)有研究在電網(wǎng)和天然氣網(wǎng)能量流算法及互動機(jī)理分析的不足,提出了能量流改進(jìn)算法和基于靈敏度分析的互動機(jī)理研究。以變量替代為手段,簡化了電網(wǎng)-天然氣網(wǎng)的統(tǒng)一潮流模型;提出了采用牛頓下山法求解統(tǒng)一潮流避免對初值選取的敏感;以耦合節(jié)點氣壓-注入功率為表征量,提出了綜合靈敏度的耦合機(jī)理分析指標(biāo)。算例分析表明了所提方法在改進(jìn)潮流求解效率及相互機(jī)理分析的有效性。(2)針對現(xiàn)有研究在高效處理天然氣網(wǎng)非線性約束和異質(zhì)能量流分析的不足,提出了基于阻尼逐次線性化法的IEGN日前優(yōu)化調(diào)度模型�；谀芰苛鞴β势胶夥匠�,推導(dǎo)了電力流、天然氣流在能流調(diào)度的不同時間尺度特性機(jī)理;在傳統(tǒng)逐次線性化法迭代過程中,增加最優(yōu)步長阻尼因子,提出阻尼逐次線性化法對調(diào)度模型進(jìn)行求解。算例分析了電網(wǎng)調(diào)度考慮氣網(wǎng)約束的必要性,與增量線性化法相比,所提算法具有模型簡潔性和求解效率高的優(yōu)勢。(3)面向高比例風(fēng)電接入下的IEGN日前優(yōu)化調(diào)度問題,提出了風(fēng)電并網(wǎng)功率比例因子,使風(fēng)電建�？煞从筹L(fēng)電不確定程度與并網(wǎng)功率的相關(guān)性;推導(dǎo)了高比例風(fēng)電下基于電轉(zhuǎn)氣(P2G)技術(shù)提升風(fēng)電消納機(jī)理與特性,明晰影響P2G提升風(fēng)電消納能力的因素;融合交替方向乘子法(ADMM)和本文所提的分階梯加速罰因子策略,提出了分階梯加速罰因子交替方向乘子法(SAP-ADMM)的模型分布式協(xié)同求解機(jī)制。算例深入分析了P2G風(fēng)電消納能力及天然氣網(wǎng)管存特性在應(yīng)對風(fēng)電不確定下的緩沖特性,彌補了現(xiàn)有研究在該方面分析的不足;并驗證了SAP-ADMM算法在避免罰因子盲目選擇的優(yōu)勢。(4)針對EGC-EC通用性建模和需求側(cè)調(diào)控潛力考慮的不足,以各設(shè)備連接關(guān)系拓?fù)渚仃嚍殛P(guān)鍵表征量,形成通用化穩(wěn)態(tài)功率平衡方程描述,便于計算機(jī)編程實現(xiàn)。基于價格彈性和離散選擇理論,建立了價格調(diào)控下的能源負(fù)荷時-空轉(zhuǎn)移特性的模型,統(tǒng)一于EGC-EC調(diào)度模型中;為高效處理所建立的混合整數(shù)非線性優(yōu)化模型,提出基于廣義Benders理論的求解方法。所提模型有效反映了需求側(cè)的多能互動特性,深度挖掘了需求側(cè)優(yōu)化潛力;與集中式算法對比,驗證了廣義Benders算法的高效性。(5)面向市場管制放松的背景,提出了IEGS協(xié)同運行和利益博弈框架。基于分解協(xié)同機(jī)制,提出將EGC-EC的廣義負(fù)荷需求統(tǒng)一于IEGN優(yōu)化建模的方法。提出了“松弛能流”的概念作為協(xié)同變量,建立了IEGN中電網(wǎng)和天然氣網(wǎng)的協(xié)同運行與市場博弈模型�；贜ikaido-Isoda函數(shù)理論求解了市場均衡態(tài),并分析了市場機(jī)制在調(diào)動參與主體積極性及推動節(jié)能減排的有效性。論文研究成果豐富了電網(wǎng)-天然氣網(wǎng)多能耦合優(yōu)化建模及求解的理論和方法,在電網(wǎng)和天然氣網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化運行領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。論文工作得到了國家自然科學(xué)基金項目(51777077)和廣東省自然科學(xué)基金項目(2017A030313304)的支持。
【圖文】：

含變壓器支路含壓節(jié)點電壓路傳輸電流/有功功率/無功功率節(jié)支基爾霍夫電壓/電流定律 節(jié)點見，電網(wǎng)輸電線路及含變壓器支路可以與天然氣輸節(jié)點電壓、支路傳輸電流/有功功率/無功功率可以與比。電網(wǎng)建模中，還需基于歐姆定律建立節(jié)點電壓，為研究輸氣管道中兩端壓力和在管道流動氣體流然氣在管道內(nèi)流動的過程視為等溫流動的過程，并和狀態(tài)方程，推導(dǎo)出天然氣在輸氣管道流動中各狀的輸氣管道，取無限小的一小段 Δx(微元)，用微分6-53]。

圖 2-2 TEST 1 仿真結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2-2 Simulation structure diagram of TEST 122.823.223.624.024.424.825.21 2 3 4 5 6 7 8 9 天然氣網(wǎng)節(jié)點編號GT-10% GT-20% GT-30GT-40% GT-50%GT -x%：燃?xì)廨啓C(jī)總出力占負(fù)荷平衡節(jié)點(恒壓)圖 2-3 燃?xì)廨啓C(jī)不同運行水平下各節(jié)點氣壓大小3 The pressure of each node under different operation levels of gas知，，隨著燃?xì)廨啓C(jī)出力水平的上升，除了燃?xì)廨啓C(jī)對應(yīng)的，也將拉低天然氣網(wǎng)氣壓水平。GB3 為平衡節(jié)點，氣壓
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM732

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2625863