电-气互联综合能源系统多时段暂态能量流仿真研究

本文探讨了电-气互联综合能源系统在多时段暂态能量流仿真的研究，重点关注了如何处理电网和气网之间的动态交互。在分析中，电网使用了稳态潮流模型，而气网则采用了更为精细的暂态能量流模型。作者采用了隐式有限差分法来转化天然气系统的暂态能量流方程为非线性代数方程组，随后利用牛顿法求解这些方程，以模拟综合能源系统的动态行为。在考虑的耦合因素中，不仅包括传统的燃气轮机，还引入了电转气（P2G）技术，这种技术使得电能和天然气之间可以实现双向转换，增加了系统的灵活性。 文章通过修改的IEEE 24节点电力系统和比利时20节点天然气系统的实例，展示了多时段暂态能量流的计算过程。仿真结果证实，对于短时间内尺度的研究，使用稳态模型和暂态模型计算天然气系统会有显著的不同。此外，还通过定量分析揭示了P2G技术在风能消纳中的积极作用。 当前，电-气互联综合能源系统的研究仍处于初级阶段，已有的工作大多集中于稳态分析或概率能量流。然而，由于电网和气网的时间尺度差异，忽略气网的动态特性可能会导致仿真结果不准确。因此，本文提出的考虑天然气系统暂态特性的仿真方法更接近实际运行情况。同时，随着电力系统和天然气系统的耦合加强，两者的联合仿真对于确保系统稳定性、优化能源利用以及应对不确定因素具有重大意义。 综合以上信息，本文的知识点主要包括： 1. 电-气互联综合能源系统：这种系统结合了电力和天然气网络，通过燃气轮机和P2G技术实现了能源的双向转换，提高了能源利用效率和系统的灵活性。 2. 多时段暂态能量流仿真：这是一种模拟技术，能够更精确地捕捉到电网和气网在不同时间尺度上的动态交互，特别关注了天然气系统的慢动态特性。 3. 隐式有限差分法和牛顿法：在解决非线性代数方程组中，这两种数值计算方法被用于求解系统的能量流方程，以反映实际运行状态。 4. P2G技术的影响：电转气技术有助于风电的消纳，对提高可再生能源的利用率和电网稳定性具有积极效应。 5. 系统动态特性的重要性：考虑天然气系统的暂态模型对于准确仿真和理解系统性能至关重要，特别是对于处理不确定性和提高调度效率。 6. 电力与天然气系统的联合仿真：这种联合仿真能够更好地评估两者间的相互作用，对于提高系统的可靠性和经济性有重大价值。 7. 研究现状与挑战：尽管已有研究涉及电-气互联系统的稳态分析，但对动态特性的研究仍相对较少，这为未来的工作提供了方向。