原文信息：
Stochastic real-time dispatch considering AGC and electric-gas dynamic interaction: Fine-grained modeling and noniterative decentralized solutions
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030626192401359X
Highlights
考虑自动发电控制和电网-气网动态交互影响的细时间粒度随机实时经济调度模型
反映耦合边界处燃气机组可靠取气范围的输气管网的耦合边界动态调节域
随机实时经济调度模型的非迭代式分布式解法
描述考虑风电输出随机性随时间动态变化的基于样本路径的鲁棒不确定性模型
Research gap
采用比传统调度模型更精细的时间分辨率反映分钟级的电网-气网动态交互的物理特性；提出输气管网的耦合边界动态调节域新概念，在计及电力-天然气系统不确定性传播的影响下，保证系统调度可靠性的同时充分挖掘天然气系统提供给电力系统的灵活性；建立非迭代分布式调度框架，每个实时调度窗口内，电力和天然气系统只需执行一次少量的边界信息交互。
Abstract
In an integrated electric and gas system (IEGS) with high penetration of renewable energy sources (RESs), the minute-level RES fluctuation in the electric power system (EPS), and the uncertainty propagation between the EPS and the natural gas system (NGS) caused by the gas-fired units (GFUs) participating in the automatic generation control (AGC) to balance the RES fluctuations, have posed a challenge for the real-time dispatch security of IEGSs. To address these problems, this paper first presents a multistage stochastic real-time economic dispatch (RTED) model with a fine-grained resolution that considers the EPS-side AGC, the NGS-side dynamic physics of pipelines, and the uncertainty propagation between the EPS and NGS. To solve this large-scale RTED model for IEGSs, a novel notion of the coupling boundary dynamic adjustment region is proposed, based on which a noniterative decentralized solution is developed. To solve the EPS-side subproblem with multistage stochastic optimization (MSSO) structure, a robust sample path-based uncertainty model is established to describe uncertain RES series, based on which the complicated MSSO can be reformulated into a linear robust optimization with optimality guarantee. Case studies demonstrate that the fine-grained RTED model can effectively reduce the risk of EPS-side reserve shortages and NGS-side pressure violations. Additionally, with only a 0.25% optimal cost increase compared to that of the centralized solution, the computational time of the proposed decentralized solution is only approximately 4% of that of the centralized solution, and approximately 7% of that of the conventional alternating direction method of multipliers.
Keywords：
Integrated electric and gas system 电-气综合能源系统
Real-time economic dispatch实时经济调度
Multistage optimization 多阶段优化
Fine-grained resolution 精细化分辨率
Noniterative decentralized solution 非迭代式分布式方法
Partial differential equation constraint 偏微分方程约束
Graphics
图1.电-气综合能源系统的典型结构示意图
图2. 电-气综合能源系统协同优化模型中观察不确定性和制定决策的顺序示意图
图3. 基于耦合边界动态调节域的电力系统和天然气系统解耦框架
图4. 电-气综合能源系统实时调度模型的非迭代分布式解法流程. 基于耦合边界动态调节域的电力系统和天然气系统解耦框架
图5. 在实时调度时间窗口下进行细时间分辨率建模的调度时间进程示意图
图6. 【细时间分辨率建模必要性-1】：细时间分辨率风电建模比传统分辨率风电建模更近似地表征风电出力预测误差
图7.【细时间分辨率建模必要性-2】：细时间分辨率输气管网动态模型比传统分辨率管网模型更准确地表征燃气管网动态状态变化
图8. 【案例仿真】：不同规模系统下的细时间分辨率调度模型对比传统分辨率调度模型的可靠性提升效果
图9. 【案例仿真】：不同规模系统下所提非迭代分布式解法对比集中式解法和传统交替方向乘子法的计算性能优势
团队介绍
本研究由山东大学李正烁教授课题组和山西能源互联网研究院研究人员共同完成。
通信作者简介：
李正烁，山东大学电力系统研究所所长，教授，博士生导师、齐鲁青年学者，小米青年学者，电网智能化调度与控制教育部重点实验室副主任，IEEE Transactions on Power Systems编辑，CSEE JPES青年编辑，中国电机工程学会、中国电工技术学会和IEEE高级会员。2011年和2016年分别于清华大学获学士和博士学位，获清华优秀博士论文，入选施普林格优秀博士论文丛书；美国阿贡国家实验室和加州大学伯克利分校访问学者，2019年入职山东大学电气工程学院。主要研究方向为电力和综合能源系统优化调度、电力市场等。主持和参与国家和省部级重要科研项目课题10余项，发表SCI和EI论文120篇，专著2部，引用4000余次，连续入选全球前2％顶尖科学家全球年度科学影响力排行榜，入选中国电机工程学会青年人才托举工程，获IEEE PES PCCC优秀青年工程师奖和《IEEE Transactions on Power Systems》杰出论文奖等多个奖项；授权国际国内发明专利30余项，转化4项。培养学生曾获得IEEE电力与能源学会杰出学生奖、山东大学校长奖学金等荣誉。
第一作者简介：
赵佩尧，硕士研究生，山东大学电气工程学院，研究方向为电-气综合能源系统的动态仿真和分布式协同优化。
关于Applied Energy
本期小编：董增澳 ；审核人：赵佩尧
《Applied Energy》是世界能源领域著名学术期刊，在全球出版巨头爱思唯尔 (Elsevier) 旗下，1975年创刊，影响因子11.2，CiteScore 21.1，谷歌学术全球学术期刊第49位，工程期刊第19位，可持续能源子领域第2位，本刊旨在为清洁能源转换技术、能源过程和系统优化、能源效率、智慧能源、环境污染物及温室气体减排、能源与其他学科交叉融合、以及能源可持续发展等领域提供交流分享和合作的平台。开源（Open Access）姊妹新刊《Advances in Applied Energy》现已被ESCI收录。2024年将获得第一个影响因子。全部论文可以免费下载。在《Applied Energy》的成功经验基础上，致力于发表应用能源领域顶尖科研成果，并为广大科研人员提供一个快速权威的学术交流和发表平台，欢迎关注！
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