目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 電-氣互聯(lián)系統(tǒng)的基本內(nèi)涵 1
1.1.1 電-氣耦合網(wǎng)絡 2
1.1.2 電-氣耦合能源中心 3
1.2 電轉(zhuǎn)氣技術研究進展 4
1.3 天然氣管網(wǎng)建模研究進展 6
1.4 電-氣耦合網(wǎng)絡建模及運行優(yōu)化研究進展 8
1.4.1 潮流模型求解及相互作用分析方法研究進展 8
1.4.2 故障傳播影響分析方法研究進展 9
1.4.3 運行優(yōu)化方法研究進展 10
1.5 電-氣耦合能源中心建模及運行優(yōu)化研究進展 14
1.5.1 多能流耦合的建模方法 14
1.5.2 能源中心多能流的優(yōu)化調(diào)控 15
1.6 本章小結(jié) 16
參考文獻 16
第2章 電-氣賴合網(wǎng)絡的統(tǒng)一潮流模型及相互作用機理 18
2.1 電-氣耦合網(wǎng)絡的統(tǒng)一潮流模型 18
2.1.1 電-氣耦合元件模型 18
2.1.2 電網(wǎng)潮流模型 19
2.1.3 天然氣管網(wǎng)潮流模型 20
2.1.4 統(tǒng)一潮流模型 23
2.2 基于牛頓下山法的統(tǒng)一潮流模型求解 23
2.2.1 牛頓下山法的基本思想 23
2.2.2 統(tǒng)一潮流模型求解流程 24
2.3 統(tǒng)一潮流靈敏度矩陣及相互作用機理分析指標 26
2.3.1 靈敏度分析方法 26
2.3.2 統(tǒng)一潮流靈敏度矩陣 26
2.3.3 相互作用機理分析指標 27
2.4 算例分析 28
2.4.1 燃氣輪機耦合作用下的影響機理分析 28
2.4.2 P2G設備耦合作用下的影響機理分析 31
2.4.3 牛頓下山法的計算效果分析 31
2.5 本章小結(jié) 32
參考文獻 33
第3章 電-氣賴合網(wǎng)絡相依特性模型與故障評估方法 34
3.1 電-氣耦合網(wǎng)絡的相依特性模型 34
3.1.1 電-氣耦合網(wǎng)絡的耦合結(jié)構 34
3.1.2 電-氣耦合網(wǎng)絡的相依特性 35
3.2 電-氣耦合網(wǎng)絡連鎖故障評估模型 36
3.2.1 連鎖故障影響評估指標 36
3.2.2 電-氣耦合網(wǎng)絡連鎖故障影響評估流程 37
3.2.3 電-氣耦合網(wǎng)絡連鎖故障模型 39
3.3 算例分析 43
3.3.1 天然氣管網(wǎng)故障對電網(wǎng)的影響 43
3.3.2 電網(wǎng)故障對天然氣管網(wǎng)的影響 45
3.3.3 傳輸功率占比對故障傳播的影響 46
3.3.4 設置儲氣裝置的效果分析 47
3.4 本章小結(jié) 48
參考文獻 49
第4章 基于阻尼逐次線性化法的電-氣耦合網(wǎng)絡經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度 50
4.1 電-氣耦合網(wǎng)絡調(diào)度架構及功率平衡特性 50
4.1.1 經(jīng)濟調(diào)度基本框架 50
4.1.2 電-氣能量流調(diào)度的功率平衡特性 51
4.2 電-氣耦合網(wǎng)絡日前經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度模型 52
4.2.1 目標函數(shù) 52
4.2.2 約束條件 54
4.2.3 調(diào)度模型的緊湊形式 56
4.3 基于阻尼逐次線性化法的調(diào)度模型求解 56
4.3.1 逐次線性化模型 57
4.3.2 步長阻尼因子：一維最優(yōu)搜索 57
4.3.3 基于阻尼逐次線性化法的模型求解流程 58
4.3.4 阻尼逐次線性化法與增量線性化法的模型對比 58
4.4 算例分析 60
4.4.1 天然氣管網(wǎng)運行特性對調(diào)度結(jié)果的影響 60
4.4.2 阻尼逐次線性化法的計算效果分析 64
4.5 本章小結(jié) 67
參考文獻 68
第5章 基于碳交易機制的電-氣耦合網(wǎng)絡低碳經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度 69
5.1 碳捕集電廠與P2G設備協(xié)同運行 69
5.1.1 碳捕集與P2G協(xié)同碳利用框架 69
5.1.2 碳捕集與P2G的能耗與成本 70
5.2 雙向階梯式碳交易機制 72
5.2.1 初始碳排放權配額模型 72
5.2.2 雙向獎懲階梯式碳交易模型 72
5.3 電-氣耦合網(wǎng)絡低碳經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度模型 74
5.3.1 目標函數(shù) 74
5.3.2 約束條件 75
5.3.3 模型的線性化處理 77
5.4 算例分析 77
5.4.1 不同場景下低碳經(jīng)濟調(diào)度結(jié)果分析 79
5.4.2 碳交易價格影響分析 81
5.4.3 儲碳設備容量影響分析 82
5.5 本章小結(jié) 83
參考文獻 83
第6章 基于低碳激勵的電-氣耦合網(wǎng)絡風電消納優(yōu)化調(diào)度 85
6.1 P2G參與碳交易市場的激勵機制及綜合碳排放成本模型 85
6.2 低碳經(jīng)濟與風電消納協(xié)同優(yōu)化調(diào)度模型 86
6.2.1 目標函數(shù) 86
6.2.2 約束條件 87
6.2.3 模型求解 90
6.3 算例分析 90
6.3.1 管存特性對P2G設備風電消納影響 90
6.3.2 碳交易激勵對P2G設備運行及系統(tǒng)調(diào)度的影響 93
6.3.3 棄風罰系數(shù)的兩目標協(xié)同特征分析 94
6.4 本章小結(jié) 95
參考文獻 95
第7章 基于高比例風電消納的電-氣絹合網(wǎng)絡分布式協(xié)同優(yōu)化調(diào)度 96
7.1 基于區(qū)間估計的風電并網(wǎng)不確定性模型 96
7.1.1 風電并網(wǎng)功率比例因子 96
7.1.2 基于區(qū)間估計的風電并網(wǎng)功率極限誤差場景 98
7.2 P2G提升風電消納能力的技術特性及影響因素機理分析 99
7.2.1 P2G技術特性及機理分析前提假設 99
7.2.2 P2G提升風電消納能力影響因素分析 100
7.3 高比例風電的電-氣耦合網(wǎng)絡優(yōu)化調(diào)度模型 102
7.3.1 目標函數(shù) 103
7.3.2 電網(wǎng)運行約束 104
7.3.3 天然氣管網(wǎng)運行約束 105
7.3.4 電網(wǎng)-天然氣管網(wǎng)耦合設備約束 106
7.4 基于SAP-ADMM的調(diào)度模型分布式求解 106
7.4.1 ADMM的基本思想 106
7.4.2 SAP-ADMM：分階梯加速罰因子策略的引入 107
7.4.3 SAP-ADMM應用于調(diào)度模型分布式求解流程 108
7.5 算例分析 110
7.5.1 分布式協(xié)同優(yōu)化調(diào)度結(jié)果分析 111
7.5.2 天然氣管網(wǎng)的風電不確定響應特性分析 113
7.5.3 P2G設備的風電消納能力分析 116
7.5.4 SAP-ADMM性能分析 117
7.6 本章小結(jié) 119
參考文獻 119
第8章 電-氣耦合能源中心通用線性化模型與源-荷互動優(yōu)化調(diào)度 121
8.1 基于Energy Hub的電-氣稱合能源中心通用線性化模型 121
8.1.1 通用線性化模型：僅含能源轉(zhuǎn)換設備 123
8.1.2 通用線性化模型：含新能源設備和儲能設備的模型修正 124
8.2 價格調(diào)控下能源負荷的時-空互動特性模型 125
8.2.1 基于價格彈性的彈性負荷需求模型 126
8.2.2 基于離散選擇模型的可替代能源負荷需求模型 127
8.3 基于源-荷互動的電-氣耦合能源中心優(yōu)化調(diào)度模型 128
8.3.1 目標函數(shù) 128
8.3.2 約束條件 129
8.3.3 廣義需求模型 132
8.4 基于廣義Benders算法的模型求解 132
8.4.1 模型的Benders分解格式 132
8.4.2 基于廣義Benders算法的模型求解流程 133
8.5 算例分析 134
8.5.1 建模方法示例 135
8.5.2 源-荷互動下的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果分析 138
8.5.3 荷端不同互動特性對優(yōu)化結(jié)果的影響 141
8.6 本章小結(jié) 142
參考文獻 143
第9章 電-氣互聯(lián)系統(tǒng)協(xié)同運行的利益博弈及其市場均衡分析 144
9.1 電-氣互聯(lián)系統(tǒng)協(xié)同運行的利益博弈框架 144
9.1.1 上下級能流等值分解 145
9.1.2 同級能流互濟 145
9.1.3 同級耦合能流定價博弈 145
9.2 基于分解協(xié)同和松弛能流的IEGS協(xié)同優(yōu)化 146
9.2.1 分解框架下EGC-EC的上傳能流量 146
9.2.2 同級耦合的松弛能流定義 146
9.2.3 協(xié)同優(yōu)化調(diào)度模型及策略流程 147
9.3 同級耦合能流定價博弈下IEGS市場均衡分析 151
9.3.1 Nash 均衡與Nikaido-Isoda函數(shù) 151
9.3.2 定價博弈下的IEGS市場均衡解 151
9.4 算例分析 153
9.4.1 市場均衡態(tài)分析 154
9.4.2 恒定氣價與市場均衡態(tài)的效益對比 156
9.4.3 碳交易價格對市場均衡態(tài)的影響 158
9.5 本章小結(jié) 159
參考文獻 159
附錄A 160
A.1 10節(jié)點天然氣管網(wǎng)參數(shù) 160
A.2 20節(jié)點天然氣管網(wǎng)參數(shù) 160
A.3 90節(jié)點天然氣管網(wǎng)參數(shù) 161
附錄B 165
B.1 第4章 算例參 數(shù) 165
B.2 第7章 算例參數(shù) 167
B.3 第8章 算例參數(shù) 169
B.4 第9章 算例參數(shù) 169
附錄C 171
彩圖