华北电力大学研究者提出一种区域综合能源系统可靠性评估的新方法

随着全球能源危机和环境污染的加剧，传统化石能源已经无法满足人类社会快速增长的能源需求，为提高能源利用效率并促进可再生能源消纳，低碳、绿色、持续发展的区域综合能源系统（RIES）应运而生。现有研究中，区域综合能源系统通常由电、气、热三种能源子系统耦合而成，相较于传统电力系统，区域综合能源系统通过多能互补和能量的梯级利用提高了系统的可靠性，可靠性指标可为系统的规划和运行提供有价值的参考，因此准确地评价区域综合能源系统的可靠性至关重要。

为提高区域综合能源系统可靠性评估的精度与效率，并从可靠性角度分析多能互补机理并量化对可靠性影响，新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学）的张帅、刘文霞、张艺伟、吴瀚清、万海洋，提出一种考虑多能互补与多重热惯性的区域综合能源系统序贯模拟可靠性评估方法。

为平衡气、热能流特性对可靠性评估精度与效率的影响，他们提出正常和故障两阶段差异化能流建模思路。首先，正常情况下采用基于稳态的优化运行模型提高非故障时段运行模拟效率，为故障后果分析提供系统初始状态信息；其次，鉴于区域级综合能源系统管道长度较短、直径较细，忽略天然气动态特性对可靠性的影响，以电、气、热负荷等效经济削减量为目标，建立最优切负荷模型，考虑热源惯性与热网惯性对热源设备与热网设备故障恢复时间进行修正，并考虑热网传输延时建立管道动态约束，建筑储热效应与用户舒适度特性修正热负荷故障标准，形成了源、网、荷多重热惯性模型。

研究人员最后通过热电联产机组多状态元件模型、系统模型的精细化和差异化建模与改进，提出一种实用化评估方法，改善计算精度与计算效率，明确多能互补对系统可靠性影响，为实际系统设计和运行提供参考。

他们指出，考虑热电联产机组运行状态，基于马尔科夫链解析法建立元件多状态可靠性模型，相比传统两状态模型针对供电和供热建模精度分别提高了26.22%和12.89%，降低了系统失负荷概率指标，可靠性评估更准确。

此外，多能互补机制下气网与电网耦合对电网可靠性提升最大，提高了电网0.51%的可靠性。热电联产机组承担了电网32.41%与热网82.29%的能量供应，提高了耦合设备容量，令各子系统具有一定的源侧冗余度，能够带来较为明显的可靠性增益。

研究者表示，基于供热温度的供热可靠性指标，利用建筑热惯性能够提高热网11.76%的可靠性，热源惯性与热网惯性由于延长了热能传输到用户的时间，降低了系统可靠性，但利用光伏出力与用户需求时间差异性，以及在热源处配置热储，能够在运行时将热负荷转换为可平移负荷，提高系统运行经济性。
摘自: m.gdzrlj.com

本工作成果发表在《电工技术学报》，论文标题为“计及多重热惯性特征的区域综合能源系统可靠性评估”。本课题得到国家重大科技专项资助项目的支持。