计及多能源耦合特性的区域综合能源系统可靠性评估研究

The rapid development of regional integrated energy systems (RIESs) deepens the coupling degree among various energy systems, which has a positive effect on improving the reliability of energy supply in the future energy systems. Therefore, performing the reliability assessment of RIESs is of great significance to the planning, design and operation process. However, the coupling characteristics and the multi-time scale characteristics of RIES bring new problems and challenges to the reliability evaluation of RIES. This project contains three major research contents, which are the system modeling, the reliability assessment algorithm, the implementation of the proposed method. Firstly, an optimal load reduction model will be developed by analyzing the coupling characteristics and the multi-time scale characteristics of RIES. Secondly, based on the practical requirements of customers, comprehensive reliability indices of RIES will be established. Then an impact increment based reliability assessment technique will be introduced to efficiently calculate those indices. Finally, the proposed reliability assessment method will be utilized to locate the week points of the system, and to analyze the key factors that affect the reliability of the RIES. On this basis, reliability promotion strategies will be established and optimized, so as to improve the utilization rate of equipment and the absorbing ability of renewable energy.

区域综合能源系统的快速发展使得不同能源系统之间耦合程度不断加深，相互支撑作用越来越明显，这对提高未来区域能源供应可靠性，保障用户用能安全有着积极的推动作用。实现区域综合能源系统可靠性评估对其规划、设计、运行的全过程均有重要意义。然而多能源的耦合特性与多时间尺度特性为区域综合能源系统可靠性评估带来了新的问题和挑战。针对这些问题，本项目将从系统建模、评估方法、应用研究三个层次开展研究。首先，通过分析多能源耦合特性及多时间尺度特性，构建区域综合能源系统准稳态分析模型和最优负荷削减量计算模型；其次，基于用户的实际用能需求，建立区域综合能源系统的可靠性指标体系，并利用基于影响增量的可靠性评估方法进行快速；最后，利用所提方法定位系统薄弱环节、分析影响系统可靠性的关键环节，并在此基础上制定并优选区域综合能源系统可靠性提升策略，以促进设备利用率和可再生能源消纳能力的提升。

区域综合能源系统的快速发展使得不同能源系统之间耦合程度不断加深，相互支撑作用越来越明显，这对提高未来区域能源供应可靠性，保障用户用能安全有着积极的推动作用。实现区域综合能源系统可靠性评估对其规划、设计、运行的全过程均有重要意义。然而多能源的耦合特性与多时间尺度特性为区域综合能源系统可靠性评估带来了新的问题和挑战。针对这些问题，本项目从系统建模、评估方法、应用研究三个层次开展研究，取得了一系列创新成果，为区域综合能源系统的可靠性评估提供了高效准确的算法支撑。具体包括：.1）建立了基于能源集线器的区域综合能源系统可靠性分析模型。以能源集线器的能源转换矩阵模型为耦合环节，结合电、气、热等多种区域能源系统的潮流模型，建立了统一的区域综合能源系统模型。.2）提出了计及热力慢动态过程的区域综合能源系统故障分析模型。通过建立热负荷的动态变化过程模型，将热负荷的负荷削减情况与热负荷的动态过程结合起来，以使可靠性评估模型更符合实际情况。.3）提出了区域综合能源系统分层解耦最优负荷削减模型。将事故状态下综合能源系统调度过程解耦为单一系统优化潮流的反复迭代，能够避免统一求解常遇到的收敛性问题。.4）提出了基于影响增量的区域综合能源系统可靠性评估方法。通过将数量庞大的高阶事故集的影响拆分折算至相应的低阶事故状态，有效提升了评估效率和精度。.5）提出了基于元件独立性的区域综合能源系统可靠性评估高阶事故消去方法。制定了区域综合能源系统高阶事故状态的独立性判据，忽略了这部分故障状态，大幅提升可靠性评估效率。.6）提出了区域综合能源系统元件级可靠性指标计算方法。将区域综合能源系统的可靠性指标进行拆分重组，定义了单个元件的可靠性指标，用于定位区域综合能源系统的可靠性薄弱环节。.7）提出了基于元件级可靠性指标的区域综合能源系统可靠性提升方法。通过量化分析各薄弱环节对全系统可靠性的影响程度，制定具有针对性的提升方案。