【精选100秒】福州大学 陈飞雄,吴鸿斌,邵振国,等:在电-气互联系统区间能流计算中,如何降低初值依赖性,并提高计算效率?

文摘   2024-08-26 08:00   芬兰  

《电网技术》,值得信赖的电力学术期刊


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电-气互联系统仿射能流交替递归计算方法/陈飞雄,吴鸿斌,邵振国,郑翔昊,王海龙,胡昆熹

DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2023.1591



01

主要内容




1)基于全纯嵌入的天然气网络仿射能流方法。
建立基于仿射算术的天然气网络不确定性能流模型,克服区间能流存在的保守性过大、无法辨识不同不确定性因素影响的不足。在此基础上,利用全纯嵌入法对仿射能流方程进行嵌入重构,提出一种天然气网络全纯嵌入仿射能流方法,克服传统仿射能流算法存在的仿射树矩阵求逆运算复杂、难以适用环网等问题。
2)仿射多能流交替递归计算方法。
建立基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射多能流模型,并提出一种仿射多能流交替递归计算方法:以电网空载状态作为多能流计算的计算起始点,根据电网-耦合设备-气网-耦合设备-电网的交替次序,逐阶地对电网、气网和耦合设备仿射型状态量进行幂级数系数递归计算,实现仿射多能流联合求解。所提计算方法能够避免因初值选取不当造成的收敛缓慢问题,且无需重复进行子系统能流计算。交替递归计算示意图如图1所示。

图1  交替递归计算过程


02

创新点




1)所提天然气网络全纯嵌入仿射能流方法,能够避免仿射数矩阵求逆等复杂运算,且适用于环路网络。相比区间能流方法,所提方法在±40%的不确定性水平下仍能够收敛,具有较好的收敛性能;随着不确定性水平的提高,所提方法的保守性增长速度仅为区间能流方法的16.7%,具有保守性较低的优势。

2)所提交替递归计算方法具有明确的多能流计算初始点,无需进行耦合设备初值选取,能够降低多能流计算的初值依赖性。此外,所提方法无需反复进行子系统能流计算。仿真结果表明,所提方法的计算耗时仅为顺序求解法的58.2%、分布式求解法的31.4%,可有效提高多能流计算效率。


03

后续研究方向或讨论话题




本文研究主要面向电-气互联系统稳态能流分析,如何计及电力系统和天然气系统动态时间尺度的差异性,实现电-气互联系统不确定性动态能流计算的高效性,是后续的重点研究内容。



参 文 格 式


陈飞雄,吴鸿斌,邵振国,等电-气互联系统仿射能流交替递归计算方法[J]电网技术,2024,48(7):2842-2851

CHEN Feixiong,WU Hongbin,SHAO Zhenguo,et alAffine energy flow alternating recursion calculation method for integrated electricity and natural gas system[J]Power System Technology,2024,48(7):2842-2851(in Chinese)



相关文献扩展阅读

陈飞雄,张河,邵振国,等.基于时域嵌入的电-气互联系统仿射动态能流算法[J/OL].中国电机工程学报,1-12[2024-07-19].http://kns.cnki. net/kcms/detail/11.2107.TM.20240621.1617.007.html.


SUN Yuge,DING Tao,SHAHIDEHPOUR M.A multi-variable analytical method for energy flow calculation in natural gas systems[J].IEEE Transactions on Power Systems,2023,38(2):1767-1770.






团队介绍

福州大学数字能源研究院秉承“区域协同创新、技术服务社会”的宗旨,坚持产学研合作,助推科研成果落地。面向能源系统的数字化和物联化趋势,依托福州大学电力安全与质量保障工程技术中心、福建省工业大数据应用服务型制造公共服务平台、福建省电器智能化工程技术研究中心、福建省数字能源产教融合研究生联合培养基地、数字能源福建省高校重点实验室,长期致力于新能源电网安全保障、综合能源高效利用、能源大数据分析的基础理论研究和工程技术应用。

团队围绕不确定性理论与方法、数据驱动理论与方法两个理论方向,开展电力安全与质量保障、高渗透率新能源电网控制、储能系统调试与运行控制、能源互联网与大数据挖掘、新型电力系统感知与优化、综合能源系统规划与控制六个技术领域的研究。

围绕不确定性理论与方法,团队针对新能源发电和谐波干扰负荷的不确定性,致力于区间和仿射算术等不确定分析方法的理论与应用研究,明晰不确定性因素间复杂交互影响机理;围绕数据驱动理论与方法,团队针对新能源发电数据分析、用户用电行为分析、谐波源定位和谐波状态估计等问题,致力于人工智能的理论与应用研究,挖掘能源大数据中的深层规律。




作者简介


陈飞雄,男,博士,副教授,硕士生导师,研究方向为综合能源系统协同控制方法等。近年来承担国家自然科学基金青年项目、福建省自然科学基金青年项目、福州市科技局项目、福建省教育厅中青年教师教育科研项目各一项,校企合作横向项目数项。担任电力工程系副主任兼智能信息工程专业秘书,IEEE PES电动汽车技术委员会电动汽车并网试验与检测技术分委会常务理事,IEEE PES智慧楼宇、负载和客户系统技术委员会电力负荷技术分委会常务理事,中国电工技术学会青年工作委员会委员,福建能源电力专家库专家,福建电机工程学会电力系统专业委员会委员,《供用电》青年编委。获2023年度《电网技术》突出贡献专家、2023年度《电力自动化设备》优秀审稿专家、2023年度《中国电机工程学报》优秀审稿专家、2022年度福建电力优秀青年科技人才奖、2021年度福建电力科学技术进步三等奖(排名第二)、2020年度 Outstanding Reviewer for IEEE Transactions on Sustainable Energy、2019年度 Best Reviewer for IEEE Transactions on Smart Grid、2019年度重庆市优秀博士学位论文。



吴鸿斌,男,硕士研究生,研究方向为综合能源系统不确定性理论与方法。



邵振国,男,博士,教授,通信作者,博士生导师,福州大学电气工程与自动化学院副院长(主持工作),数字能源福建省高校重点实验室主任、福建省数字能源产教融合研究生联合培养基地负责人、福州大学数字能源研究院院长、福建省数字能源研究生导师团队负责人、福建省电器智能化工程技术研究中心主任、福州大学优秀基层教学组织“电力网络与系统”负责人。主要研究方向为能源系统不确定性理论与方法、电能质量分析与治理、电力系统稳定运行与控制、电力大数据理论与方法等。承担国家自然科学基金项目三项、福建省工业科技重点项目两项、福建省自然科学基金重点项目和面上项目各一项;获中国电力创新奖二等奖、福建电力技术发明二等奖、福建电力科学技术杰出贡献奖、福建省专利三等奖(两次)、福建省科学技术三等奖、国家电网公司专利二等奖。



任编辑:徐梅

审核:李兰欣

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