能源互聯背景下的多網協同規劃與經濟運行專輯特約主編寄語

電力系統自動化2018-07-03 06:12:06

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特約主編寄語


多能源系統不是一個新概念。不過,隨著電轉氣(power to gas,P2G)技術和電動汽車(electric vehicle,EV)向電力系統反向送電(vehicle to grid,V2G)技術的發展,多能源系統被賦予了新的內涵,電力系統、天然氣系統和電氣化智能交通系統等形成了可以閉環運行的網絡,即多能閉環集成運行網絡或能源互聯網。


能源互聯網的發展,可以推動分佈式可再生能源的大規模利用以及用戶更廣泛和深入地參與系統運行,為多能源系統的協同規劃與經濟運行提供了新的平臺,從而改變能源利用模式,提高整個能源系統運行的經濟性,推動可持續的經濟與社會發展,與此同時也產生了很多新的問題與挑戰。


多能閉環集成運行網絡在近年來受到了廣泛關注,國內外已有相當多的研究報道,但研究工作總體上仍比較初步,尚未形成系統的理論和方法體系,很多問題有待研究或更進一步研究。在此背景下,我們很榮幸地受邀擔任《電力系統自動化》特別策劃的“能源互聯背景下的多網協同規劃與經濟運行”專輯的特約主編。非常感謝專家學者們的大力支持,向本專輯積極投稿。為保證本專輯文章的學術水準與文字質量,審稿過程中對每篇文章都提出了較多修改意見,有些審稿意見不夠委婉,有些文章修改了三次甚至更多,還望作者們對此予以諒解。最終本專輯選定了16篇文章,主要包括以下三個方面的研究內容。


1)多能閉環集成運行網絡的協同規劃與運行優化


協同規劃與運行優化是提高多能閉環集成運行網絡運行經濟性的必然要求。浙江大學文福拴等對計及需求側管理的電-氣集成能源系統的協同規劃問題進行了探討,基於用戶滿意度對需求側管理建模,並以包括投資成本、運行成本和需求側管理補償費用的總成本最小為優化目標,建立了電-氣集成能源系統中燃氣機組、電轉氣設備、輸電線路和天然氣管道選址規劃的混合整數非線性規劃模型,提出了高效求解方法。山東大學王成福等針對熱網與氣網的動態特性進行建模分析,提出了一種兼顧氣、熱網絡動態特性的綜合能源系統日前優化調度模型。大連理工大學李衛東等提出了一種基於建築物與熱網儲熱的熱電聯合調度方法,並對熱電聯產機組參與深度調峰輔助服務進行了經濟性分析。天津大學穆雲飛等提出了電-氣耦合綜合能源系統的統一潮流模型,並定義了電-氣耦合綜合能源系統的燃氣壓力-節點注入功率靈敏度矩陣,以此為基礎提出了電-氣耦合綜合能源系統的靜態靈敏度分析方法。河海大學衛志農等計及天然氣管網的慢動態特性、暫態天然氣系統變量的時段耦合特性,提出了一種基於模型預測控制的多時間尺度優化調度策略,使機組有功出力和氣源產氣控制過程更為平滑。四川大學高紅均等將分佈魯棒優化方法應用到電-氣能源系統的經濟調度問題中,建立了以燃氣輪機、電轉氣裝置為耦合元件的兩階段調度模型,並採用列與約束生成算法進行求解。上海交通大學艾芊等以包含可再生能源及多種分佈式資源的區域冷熱電聯合系統為研究對象,提出了一種多場景隨機規劃結合模型預測控制的方法,建立了多時間尺度協調優化模型。天津大學王丹等首先對區域能源站、區域熱力網絡以及配電網進行建模分析,然後構建以配電網網損、棄風懲罰以及區域能源站運行費用最優為目標的區域電力-熱力系統日前經濟調度模型,進而提出區域電力-熱力系統日前經濟調度策略求解方法。中國電力科學研究院有限公司吳福保等提出了一種基於冷熱電聯供的多園區非合作博弈優化模型,各園區以日運轉成本最小為目標函數和其他園區共同參與博弈,同時考慮聯供系統各單元出力、儲能設備等約束條件,實現園區多能流互補協同優化。華南理工大學張勇軍等同時計及風力發電企業和電-氣互聯繫統兩個利益主體,提出了電轉氣設備容量配置雙層規劃模型,並結合災變遺傳算法和內點法的混合求解算法進行仿真求解。


2)多能閉環集成運行網絡的靜態建模、穩態分析與安全評估


靜態建模、穩態運行與安全評估是分析多能閉環集成運行網絡穩態運行情況的基礎。山東大學李可軍等提出了計及多種控制方式、適用於多種運行環境的能源路由器穩態計算模型,構建了含有能源路由器的交直流混合網絡潮流計算模型,提出了考慮能源路由器調控能力求解混合網絡潮流可行解的方法。華北電力大學慄然等提出了一種基於非零和博弈的多區域大規模風電協調消納模型,並結合離散粒子群算法和策略迭代博弈法找出納什均衡點以及混合策略納什均衡。南瑞集團有限公司吳巨愛等設計了兼顧系統調控需求與用戶出行需求的充/放電合約機制,提出了電動汽車短時備用能力計算方法和響應電價變化的有序充/放電策略。


3)多能閉環集成運行網絡的市場機制設計與運營


多能源系統中的一些環節,如能源的供給和零售等,適於採用市場化運營以實現社會效益最大化。西安交通大學別朝紅等提出了能源互聯網市場的初步定義和建設目標,對能源互聯網市場的體系設計和交易機制進行了詳細的討論分析,並展望了能源互聯網市場發展過程中的關鍵問題。清華大學梅生偉等提出了基於常替代彈性效用函數的消費者最優決策模型,通過Karush-Kuhn-Tucker最優性條件和線性規劃對偶定理得到市場均衡的混合整數線性規劃條件,再採用模式搜索算法求解消費者的最優策略。武漢大學馬恆瑞、王波等提出了一種PJM調頻市場機制下的區域綜合能源系統的運行優化模型,通過優化配置綜合能源系統中調頻資源,實現電能與調頻服務市場的總體利潤最大化。


由於篇幅等限制,相當數量的高水平論文未能收錄於本專輯中,後續將陸續安排見刊。感謝各位評審專家及《電力系統自動化》編輯部為本專輯的組織、評審和出版所做的大量而細緻的工作。


文福拴    趙俊華

2018年6月12日


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