特约主编寄语
2018-04-17文福拴,赵俊华
多能源系统不是一个新概念。不过,随着电转气(power to gas,P2G)技术和电动汽车(electric vehicle,EV)向电力系统反向送电(vehicle to grid,V2G)技术的发展,多能源系统被赋予了新的内涵,电力系统、天然气系统和电气化智能交通系统等形成了可以闭环运行的网络,即多能闭环集成运行网络或能源互联网。
能源互联网的发展,可以推动分布式可再生能源的大规模利用以及用户更广泛和深入地参与系统运行,为多能源系统的协同规划与经济运行提供了新的平台,从而改变能源利用模式,提高整个能源系统运行的经济性,推动可持续的经济与社会发展,与此同时也产生了很多新的问题与挑战。
多能闭环集成运行网络在近年来受到了广泛关注,国内外已有相当多的研究报道,但研究工作总体上仍比较初步,尚未形成系统的理论和方法体系,很多问题有待研究或更进一步研究。在此背景下,我们很荣幸地受邀担任《电力系统自动化》特别策划的“能源互联背景下的多网协同规划与经济运行”专辑的特约主编。非常感谢专家学者们的大力支持,向本专辑积极投稿。为保证本专辑文章的学术水准与文字质量,审稿过程中对每篇文章都提出了较多修改意见,有些审稿意见不够委婉,有些文章修改了三次甚至更多,还望作者们对此予以谅解。最终本专辑选定了16篇文章,主要包括以下三个方面的研究内容。
1)多能闭环集成运行网络的协同规划与运行优化
协同规划与运行优化是提高多能闭环集成运行网络运行经济性的必然要求。浙江大学文福拴等对计及需求侧管理的电—气集成能源系统的协同规划问题进行了探讨,基于用户满意度对需求侧管理建模,并以包括投资成本、运行成本和需求侧管理补偿费用的总成本最小为优化目标,建立了电—气集成能源系统中燃气机组、电转气设备、输电线路和天然气管道选址规划的混合整数非线性规划模型,提出了高效求解方法。山东大学王成福等针对热网与气网的动态特性进行建模分析,提出了一种兼顾气、热网络动态特性的综合能源系统日前优化调度模型。大连理工大学李卫东等提出了一种基于建筑物与热网储热的热电联合调度方法,并对热电联产机组参与深度调峰辅助服务进行了经济性分析。天津大学穆云飞等提出了电—气耦合综合能源系统的统一潮流模型,并定义了电—气耦合综合能源系统的燃气压力—节点注入功率灵敏度矩阵,以此为基础提出了电—气耦合综合能源系统的静态灵敏度分析方法。河海大学卫志农等计及天然气管网的慢动态特性、暂态天然气系统变量的时段耦合特性,提出了一种基于模型预测控制的多时间尺度优化调度策略,使机组有功出力和气源产气控制过程更为平滑。四川大学高红均等将分布鲁棒优化方法应用到电—气能源系统的经济调度问题中,建立了以燃气轮机、电转气装置为耦合元件的两阶段调度模型,并采用列与约束生成算法进行求解。上海交通大学艾芊等以包含可再生能源及多种分布式资源的区域冷热电联合系统为研究对象,提出了一种多场景随机规划结合模型预测控制的方法,建立了多时间尺度协调优化模型。天津大学王丹等首先对区域能源站、区域热力网络以及配电网进行建模分析,然后构建以配电网网损、弃风惩罚以及区域能源站运行费用最优为目标的区域电力—热力系统日前经济调度模型,进而提出区域电力—热力系统日前经济调度策略求解方法。中国电力科学研究院有限公司吴福保等提出了一种基于冷热电联供的多园区非合作博弈优化模型,各园区以日运转成本最小为目标函数和其他园区共同参与博弈,同时考虑联供系统各单元出力、储能设备等约束条件,实现园区多能流互补协同优化。华南理工大学张勇军等同时计及风力发电企业和电—气互联系统两个利益主体,提出了电转气设备容量配置双层规划模型,并结合灾变遗传算法和内点法的混合求解算法进行仿真求解。
2)多能闭环集成运行网络的静态建模、稳态分析与安全评估
静态建模、稳态运行与安全评估是分析多能闭环集成运行网络稳态运行情况的基础。山东大学李可军等提出了计及多种控制方式、适用于多种运行环境的能源路由器稳态计算模型,构建了含有能源路由器的交直流混合网络潮流计算模型,提出了考虑能源路由器调控能力求解混合网络潮流可行解的方法。华北电力大学栗然等提出了一种基于非零和博弈的多区域大规模风电协调消纳模型,并结合离散粒子群算法和策略迭代博弈法找出纳什均衡点以及混合策略纳什均衡。南瑞集团有限公司吴巨爱等设计了兼顾系统调控需求与用户出行需求的充/放电合约机制,提出了电动汽车短时备用能力计算方法和响应电价变化的有序充/放电策略。
3)多能闭环集成运行网络的市场机制设计与运营
多能源系统中的一些环节,如能源的供给和零售等,适于采用市场化运营以实现社会效益最大化。西安交通大学别朝红等提出了能源互联网市场的初步定义和建设目标,对能源互联网市场的体系设计和交易机制进行了详细的讨论分析,并展望了能源互联网市场发展过程中的关键问题。清华大学梅生伟等提出了基于常替代弹性效用函数的消费者最优决策模型,通过Karush-Kuhn-Tucker最优性条件和线性规划对偶定理得到市场均衡的混合整数线性规划条件,再采用模式搜索算法求解消费者的最优策略。武汉大学马恒瑞、王波等提出了一种PJM调频市场机制下的区域综合能源系统的运行优化模型,通过优化配置综合能源系统中调频资源,实现电能与调频服务市场的总体利润最大化。
由于篇幅等限制,相当数量的高水平论文未能收录于本专辑中,后续将陆续安排见刊。感谢各位评审专家及《电力系统自动化》编辑部为本专辑的组织、评审和出版所做的大量而细致的工作。