电-气综合能源系统韧性评估与规划研究

目录Catalogue 研究背景 极端事件下电-气耦合系统韧性评估基于DAD模型的电-气综合能源系统韧性规划研究计及容量可达性的电-气综合能源系统韧性规划研究 1.研究背景 口综合能源系统利用能源互补优势，可以在终端用户侧就近消纳可再生能源，是实现多能量网融合和可再生能源高比例渗透的重要载体。口燃气发电技术的发展，电力、天然气系统间的耦合程度加深，使电-气综合能源系统成为重要的多能互补单元。 依赖关系： 能量双向转换，提高了能源的利用效率；>引入了风险因素，引发连锁效应。 电-气综合能源系统 1.研究背景 口高比例可再生能源渗透，使得电-气综合能源系统脆弱性增加。口各能流间的深度耦合不可避免地引入了新的风险因素，即引发连锁效应。 1.研究背景 极端事件前韧性电力系统有能力针对其做出相应的准备与预防； 极端事件中韧性电力系统有能力充分的抵御、响应以及适应：极端事件后韧性电力系统有能力快速恢复到事先设定的期望正常状态。 2024年3月习近平总书记在中共中央政治局第十二次集体学习时强调，要统筹好国家能源安全，坚持规划先行、加强顶层设计、搞好统筹兼顾。 极端事件发生前后韧性系统反应示意图 研究背景 极端事件下电-气耦合系统韧性评估3.基于DAD模型的电-气综合能源系统韧性规划研究4.计及容量可达性的电-气综合能源系统韧性规划研究5.结论与展望 解决思路 电-气耦合系统韧性评估模型 阶段1：灾前阶段 确定风暴下电力系统的可用状态。AP=[ci2,ci3,",cj,ci,c2,",ci] cij,c, 0,1]阶段：吸收抵御阶段确定负荷削减量。(erp-LC)+(c-GLC)目标函数：minf=）约束条件：_β.+β4· (awGS+-GHV)燃2me河用系数气机组GS' = GL'iJload - GLC' 2.基于DAD模型的极端事件下电-气耦合系统韧性评估 解决思路 韧评估指标： 韧评估框架： 平均性能指标 瞬时性能指标 衰退率：RA=(n-10)/N恢复率：[/dRR=2(te12)/N 节点韧性性指标：/["(号)EEL-/[%(.%)3/3-GEL,系统可靠性指标：[()EEL[%(.%)33)3GEL= 2.基于DAD模型的极端事件下电-气耦合系统韧性评估 算例分析 情形1：风暴攻击整个配电系统且各节点的风速相同。 情形2：根据耦合程度，设置三个场景：场景A：场景A的设置与情形1相同。场景B：燃气机组从外部气源获得天然气供应。场景C：天然气系统与电力系统为两个独立系统。情形3：风暴只袭击测试系统的一个区域。情形4：相同容量的WTG依次替换发电机 1、耦合程度对电-气耦合系统韧性影响分析 场景AVS场景BVS场景C ·场景A、场景B和场景C的耦合元素个数分别为4、2和0风速越高，风暴袭击后的最大供电水平均越低。·由于连锁效应，耦合度越高，系统的韧性就越小。 2.基于DAD模型的极端事件下电-气耦合系统韧性评估 情形3中风暴影响范围 算例分析 口不同节点之间的韧性指标存在显著差异。 目录Catalogue 1.研究背景 极端事件下电-气耦合系统韧性评估基于DAD模型的电-气综合能源系统韧性规划研究4.计及容量可达性的电-气综合能源系统韧性规划研究 3.基于DAD模型的电-气综合能源系统韧性规划研究 综合能源系统的天然优势：随着不同供应能源的成本、可用性和相关排放的变化，用户可以选择不同的能源载体来满足相同的需求，从而保障高效的能源服务。 3.基于DAD模型的电-气综合能源系统韧性规划研究 防御规划层：最小化总负荷削减成本。 攻击层：最大化总负荷削减成本。 防御调度层：最小化总负荷削减成本。 3.基于DAD模型的电-气综合能源系统韧性规划研究 C&CG算法通过将原问题分解为主问题和子问题来实现，主问题和子问题交替求解，从而得到最优解。一方面，由包含可能攻击子集的主问题，得到一个优化问题的下界和一个防御方案。另一方面，子问题生成给定防御决策下的破坏性最大的攻击方案，从而获得优化问题上界， 主问题：给定攻击集下，求解线路的加固策略。 子问题：给定的防御决策之下，生成破坏性最大的攻击方案。 3.基于DAD模型的电-气综合能源系统韧性规划研究 口算例分析 电力系统与天然气系统之间考虑连锁效应时，对根合元件供整影响软大的终路更容易受到攻击。综合能源系统的负荷转移特性使电-气耦合系统能够在极端事件下最大限度地酒足负意的用求，从而最大化减少极端事件对社会造成的影响。 情形1：考虑负荷转移特性和连锁效应，构建电-气耦合系统的DAD模型。情形2：考虑负荷转移特性和连锁效应，构建电-气耦合系统的AD模型。情形3：系统遭受网络攻击时，不对系统进行保护。情形4：考虑负荷转移特性，且不考虑电力系统与天然气系统的连锁效应，构建电-气耦合系统的DAD模型。 目录Catalogue 1.研究背景 极端事件下电-气耦合系统韧性评估3.基于DAD模型的电-气综合能源系统韧性规划研究计及容量可达性的电-气综合能源系统韧性规划研究 4.计及容量可达性的电-气综合能源系统韧性规划研究 容量可达性 在极端事件下，电网拓扑结构被破坏导致供电路径中断是造成电网负荷损失的主要原因之一。因此，必须根据损坏拓扑的需求来保证可！达性，从而增强恢复能力。 4.计及容量可达性的电-气综合能源系统韧性规划研究 4.计及容量可达性的电-气综合能源系统韧性规划研究 口算例分析 所提方法在IEEE33节点电力系统和比利时20节点天然气系统组成的测试系统上进行测试。 情形1：考虑电力系统与天然气系统之间的连锁效应，构建计及负荷等级的容量可达性指标。情形2：考虑电力系统与天然气系统之间的连锁效应，不考虑系统容量可达性。情形3：考虑电力系统与天然气系统之间的连锁效应，构建不考虑负荷等级的容量可达性指标。情形4：电力系统和天然气系统为独立系统。构建计及负荷等级的容量可达性指标。 4.计及容量可达性的电-气综合能源系统韧性规划研究 随着极端事件严重程度的增加，电力系统和天然气系统的节点需求可达性均降低。当极端事件的严重程度在一定范围内时，需求可达性最大的节点是相同的。同一节点的需求可达性随极端事件的严重程度而变化。 4.计及容量可达性的电-气综合能源系统韧性规划研究 考虑容量可达性的联合规划模型得到的规划方案具有更高的韧性。特别是随着极端事件严重程度的加深，情形1的规划方案在抵御极端事件方面的优势变得更加明显。 4.计及容量可达性的电-气综合能源系统韧性规划研究 经济损失与负荷等级相关，当系统遭遇极端天气时，忽视负荷等级获得的规划方案将产生更大的经济损失。基于当前的单一拓扑结构，以减少负荷的削减，当拓扑在极端事件下被破坏时，部分源端和 负载端无法连通。结果表明，考虑容量可达性的规划方案具有更高的韧性。 请各位专家批评指正