綜合能源系統(tǒng)側(cè)重多種能源綜合協(xié)調(diào),主要特點(diǎn)是電、熱、冷、氣等不同能源系統(tǒng)之間互聯(lián)。發(fā)展綜合能源系統(tǒng)對(duì)提高能源利用效率、保障社會(huì)供能安全性、規(guī)模化開發(fā)可再生能源具有十分重要的意義,目前得到了國(guó)內(nèi)外的高度關(guān)注和廣泛研究。目前對(duì)綜合能源系統(tǒng)的研究主要針對(duì)系統(tǒng)的建模仿真、規(guī)劃優(yōu)化和運(yùn)行控制,對(duì)于綜合能源系統(tǒng)的脆弱性評(píng)估較少。但是脆弱性對(duì)綜合能源系統(tǒng)能源供應(yīng)的可靠性、系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響巨大。由此可見,對(duì)綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行全面和準(zhǔn)確地脆弱性評(píng)估具有重要意義。在國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的資助下,本文從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的角度出發(fā),基于相互依存網(wǎng)絡(luò)理論,進(jìn)一步考慮綜合能源系統(tǒng)中孤島存活可能性、能源子系統(tǒng)分層分區(qū)特性以及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)異質(zhì)性等特有特性,從各個(gè)側(cè)面對(duì)綜合能源系統(tǒng)的脆弱性進(jìn)行了評(píng)估。論文的主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:(1)構(gòu)建了綜合能源系統(tǒng)的相互依存網(wǎng)絡(luò)模型。在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究基礎(chǔ)上,分析了綜合能源系統(tǒng)脆弱性評(píng)估中引入相互依存網(wǎng)絡(luò)的可行性和關(guān)鍵耦合元件,搭建了以電/氣為代表的綜合能源系統(tǒng)相互依存模型,并對(duì)各能源子系統(tǒng)相互依存的動(dòng)態(tài)影響關(guān)系進(jìn)行了分析,為后續(xù)的脆弱性評(píng)估奠定基礎(chǔ)。(2)提出了基于相互依存網(wǎng)絡(luò)的綜合能源系統(tǒng)脆弱性評(píng)估一般性框架。從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)角度出發(fā),提出了綜合能源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)特性指標(biāo)和脆弱性評(píng)估指標(biāo);提出了用于綜合能源系統(tǒng)脆弱性評(píng)估的一般性評(píng)估框架和方法,對(duì)IEEE39節(jié)點(diǎn)算例進(jìn)行了電-氣耦合算例的擴(kuò)展,并基于修改的算例驗(yàn)證了所提框架和指標(biāo)的有效性。(3)分別提出了考慮綜合能源系統(tǒng)三個(gè)側(cè)面特性的脆弱性評(píng)估方法。針對(duì)綜合能源系統(tǒng)具有孤島存活可能性的特性,提出了一種評(píng)估綜合能源系統(tǒng)的脆弱性的新指標(biāo)-樹核度,該指標(biāo)有利于克服傳統(tǒng)指標(biāo)忽略孤島存活的可能性的缺點(diǎn),提高綜合能源系統(tǒng)脆弱性評(píng)估的準(zhǔn)確性;針對(duì)能源子系統(tǒng)分層分區(qū)部署的建設(shè)現(xiàn)狀以及具有社團(tuán)結(jié)構(gòu)的特性,提出基于社團(tuán)的介觀層面的綜合能源系統(tǒng)脆弱性評(píng)估方法,從而有利于能源子系統(tǒng)區(qū)塊化管理和降低計(jì)算復(fù)雜度;針對(duì)電網(wǎng)和天然氣網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)由于拓?fù)湮恢煤统袚?dān)任務(wù)的不同導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)重要度不同的特性,提出考慮系統(tǒng)能量流的節(jié)點(diǎn)異質(zhì)性的綜合能源系統(tǒng)脆弱性評(píng)估方法,以精準(zhǔn)評(píng)估綜合能源系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)失效對(duì)于系統(tǒng)脆弱性的影響。綜上所述,本文針對(duì)綜合能源系統(tǒng)的脆弱性進(jìn)行了多側(cè)面多角度的評(píng)估,為綜合能源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。
【學(xué)位單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM73;TK01
【部分圖文】：

２．２．１綜合能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逡逑綜合能源系統(tǒng)由電力系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)、熱管網(wǎng)等多個(gè)能源子系統(tǒng)緊密耦合構(gòu)成。逡逑圖２．１為綜合能源系統(tǒng)的示意圖其中藍(lán)色箭頭代表信息流，紅色箭頭代表能量流。逡逑從能量流角度看，電網(wǎng)中的天然氣可由電轉(zhuǎn)氣設(shè)施和液化天然氣站提供；當(dāng)可再逡逑生能源機(jī)組出力過剩時(shí)，可以利用電轉(zhuǎn)氣技術(shù)將電力轉(zhuǎn)化為甲烷，再將甲烷傳輸?shù)教戾义先粴夤芫W(wǎng)供需求側(cè)使用。我國(guó)新能源裝機(jī)容量近些年來(lái)不斷擴(kuò)大，電轉(zhuǎn)氣為解決新能逡逑源發(fā)電過多導(dǎo)致的電網(wǎng)輸電阻塞問題提供了一種新思路。電轉(zhuǎn)氣技術(shù)對(duì)保護(hù)環(huán)境也很逡逑有益，運(yùn)行過程中可以回收利用碳，因此有很好的環(huán)境效益。另一方面，燃?xì)廨啓C(jī)可逡逑以實(shí)現(xiàn)電能到天然氣的轉(zhuǎn)換，隨著電轉(zhuǎn)氣技術(shù)的日益發(fā)展以及燃?xì)廨啓C(jī)和電轉(zhuǎn)氣設(shè)備逡逑大量的使用，電力系統(tǒng)與天然氣系統(tǒng)的耦合程度越來(lái)越深，能量流在兩系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了逡逑雙向交互。ＣＨＰ／ＣＣＨＰ機(jī)組將天然氣轉(zhuǎn)化為電能和熱能，供用戶使用，其中熱能通過逡逑熱管網(wǎng)傳遞。大型發(fā)電機(jī)組及分布式電源通過輸配電網(wǎng)向用戶提供電能

邐負(fù)荷）逡逑分布式電源逡逑圖２．１綜合能源系統(tǒng)示意圖逡逑從電力市場(chǎng)角度來(lái)看，天然氣價(jià)格和電力價(jià)格彼此之間會(huì)相互影響。天然氣價(jià)格逡逑的波動(dòng)影響燃?xì)鈾C(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，從而影響到燃?xì)鈾C(jī)組的調(diào)度出力，造成電網(wǎng)與負(fù)荷之逡逑間供需平衡的變化，從而改變其他發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)和出力。逡逑天然氣網(wǎng)主要包括天然氣管道、氣源廠壓縮機(jī)站、儲(chǔ)氣設(shè)施、調(diào)壓裝置等，電網(wǎng)逡逑主要包括發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路和負(fù)荷等。天然氣網(wǎng)和電網(wǎng)存在很多相似性，都逡逑被用來(lái)在供需側(cè)之間傳遞能量。兩者之間的相似性可總結(jié)如下：逡逑（１）

傳達(dá)的理念是協(xié)同傳輸多種能源［６１］。逡逑能源耦合矩陣在能源集線器中充當(dāng)能量輸入與輸出端之間連接的橋梁，能源集線逡逑器的數(shù)學(xué)表達(dá)如圖２．３所示，結(jié)構(gòu)示例如圖２．４所示。Ｐ為能源集線器輸入，Ｌ為能源逡逑集線器輸出，Ｃ為耦合矩陣，則能源集線器可用下式描述：逡逑Ｌ邋＝邋ＣＰ邐（２．１）逡逑Ｌａ邐Ｃａａ邐Ｃｐａ邐．．．邐Ｃｃｏａ邐Ｐａ逡逑Ｌｐ邐Ｅ＿ｃｃｐ邐Ｃｐｐ邐…＃幔穡X感ｐ3?馨．．邐＿邐？邐？邐？邐？邐．．．逡逑＿Ｌａ邋＿邐Ｃｃｏａ邐＾６｝ｆ｝邐？＊＊邐＾ｓ＞ｗ＿邐＿Ｐａ逡逑Ｌ邐＇邐ｃ邐Ｐ逡逑輸出矩陣邐耦合矩陣邐輸入矩陣逡逑圖２．３能源集線器的數(shù)學(xué)表達(dá)形式逡逑電力邋＼邐「邐邐邋Ｉ逡逑邐７邐＾邋—１邐邐｜邐，逡逑１１邐．邋—邋NB．．邐Ｉ逡逑＾邐Ｉ邋邐邋—邐Ｉ邐能逡逑N！逡逑Ｉ邐｜邐源逡逑源邐天然氣邐｜邋Ｑｌｔｉ邐￣￣邐Ｉ邐＊逡逑輸邐Ｉ邐Ｉ邐出逡逑■邐！邐１逡逑入邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ逡逑熱能邋＼邐Ｉ邐＇邐Ｉ邐Ｉ邐熱負(fù)荷逡逑ｐｎ邋邐＞＞邐：邋－邋＼邋－邋ｔ邋－邋ｎ邐ｊ邐１邐ｌｗ逡逑邐邋Ｔ７邐，邋？？邐Ｉ邐冷負(fù)荷逡逑ｉ邋ｍＨｉ邐｜逡逑能邐ｉ邐ｊ邐｜邐流入網(wǎng)絡(luò)逡逑ｐＫ邐ＩＩ！邐ｒ逡逑圖２

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2811195