摘要
能源是现代社会发展的基石和动力。随着科技的不断进步，人类对传统化石能源的无节制开采导致资源的日渐枯竭和环境污染日益严重，已经成为悬在人类头上的达摩克利斯之剑，构建区域综合能源系统已成为我国应对能源危机和环境污染的重要举措。区域综合能源系统将配网侧的多种分布式能源、储能、微电网及需求侧资源进行整合，能实现电、气、热等各类能源的互补运行，以达到促进可再生能源消纳和提升能源利用效率的目的。该系统在实现其能效价值的同时，一方面，可以通过不同能源形式之间的转换和自愈控制提高综合供能的可靠性;另一方面，元件的多样化及系统规模的庞大化、对多能耦合的高度依赖也使系统安全面临重大风险。主要表现在:①多种能源的互联为故障传播提供了通道，成为系统安全的突出隐患。②大量元器件的引入使得传统可靠性评估的难度呈指数级上升。基于上述，亟需提出一套评估精度与效率兼得的模型与算法。为此，本文开展了基于多层蒙特卡洛模拟算法的区域综合能源系统快速可靠性评估研究。 首先，本文介绍了蒙特卡洛算法的时序性特征，推导出了仿真模拟的计算代价表达式，随后介绍了多层蒙特卡洛模拟算法的原理，通过对总时间进行离散化处理以形成不同的抽样层级，在满足精度的基础上，推导出了每层级的最佳抽样数量，并阐述了多层蒙特卡洛模拟的算法流程。 其次，构建了系统优化运行目标函数及各类能源的运行约束条件，并针对可靠性评估过程中的多重热惯性影响分别进行了建模，分析了热源启动惯性、热网传输惯性及建筑热惯性对系统可靠性的影响，基于差异化能流建模概念，分别以运行经济性和等效失负荷量为目标建立了优化模型，提出了稳态运行优化模型和融合多重热惯性的动态最优切负荷模型。 最后，通过采用多层蒙特卡洛模拟算法对区域综合能源系统的可靠性进行了评估。深入分析了热电联产机组四状态可靠性模型、多能互补及热惯性对系统可靠性的影响，并与其他算法进行了对比，在更大测试系统中验证了所提算法的精度、抽样数量和评估时间。这些结果验证了模型的有效性和算法的高效性，为系统规划设计提供了参考。
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