摘要
综合能源系统(Integrated energy systems，IES)因其具有考虑多种能源互补耦合、协同优化、充分消纳可再生能源、提升能源利用率等诸多优点，势必成为未来能源系统的主要形态。综合能源系统的出现，使得传统能源系统间的耦合交互更加紧密，同时也带来了更加复杂的安全问题，这在典型的电-气互联综合能源系统(Integrated electric and gas energy system，IEGES)中体现的尤为突出。因此，本文着重研究电-气互联综合能源系统运行安全性问题，基于灵敏度方法探究电-气互联综合能源系统子系统间交互耦合的作用机理，提出一种分析IEGES运行安全性的方法，并采取相关措施改善IEGES运行安全性。主要研究工作如下: 首先分析了IEGES中各子系统以及耦合元件的特点，构建了一种电-气紧密耦合的综合能源系统模型，模型中耦合元件采用燃气轮机和P2G设备以实现电-气系统能量的双向交互耦合。 随后，扩展牛顿法，将其应用到电-气互联综合能源系统中，计算综合能源系统中的多能流(Multi-energy flow，MEF);基于MEF计算，辨识系统薄弱节点。算例IEGES-33多能流计算结果则验证了牛顿法在IEGES中的适用性;进一步地，通过改变系统运行状态，多次计算当前系统状态下的多能流分布，初步定性地分析了IEGES多能流特点以及能量交互耦合的特性。 在此基础上，借助IEGES灵敏度分析方法，计算电压幅值-燃气负荷灵敏度矩阵和天然气系统节点压力-电力系统节点有功灵敏度矩阵，定量描述电、气系统间交互耦合作用机理;针对系统越限运行的薄弱节点，通过灵敏度矩阵定位与薄弱节点密切相关的关键环节，研究提升IES运行安全性的相关措施。通过算例IES-24对本文所提灵敏度方法进行分析、验证，结果表明:本文所提的灵敏度分析方法可应用于IES交互耦合机理揭示和运行安全性分析。
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