【摘 要】
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伴随着煤炭、石油等传统能源的日益短缺和全球环境污染问题的日益严峻,过度依赖传统能源的缺点逐渐增多,为了缓解能源紧缺以及环保需求带来的双重压力,许多国家开始大力发展可再生能源和提高能源利用率。相比于传统的火力发电,天然气能源发电有着更高效环保的特点,因此燃气发电的装机容量不断提高,电力系统与天然气系统之间的耦合关系也日趋紧密,区域电-气综合能源系统（Regional integrated elect
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伴随着煤炭、石油等传统能源的日益短缺和全球环境污染问题的日益严峻,过度依赖传统能源的缺点逐渐增多,为了缓解能源紧缺以及环保需求带来的双重压力,许多国家开始大力发展可再生能源和提高能源利用率。相比于传统的火力发电,天然气能源发电有着更高效环保的特点,因此燃气发电的装机容量不断提高,电力系统与天然气系统之间的耦合关系也日趋紧密,区域电-气综合能源系统（Regional integrated electricity-natural gas system,RIENGS）得到了快速发展。但是极端灾害事件的发生严重威胁着RIENGS的安全可靠运行。受气候变化影响,极端灾害在近些年发生的概率逐渐提高。提升RIENGS的韧性使其能够应对极端灾害带来的扰动是当前各国共同关注的目标。为此,文中提出一种面向韧性提升的RIENGS故障恢复与维修调度的协调优化策略。该策略考虑了灾中阶段与灾后阶段,在RIENGS遭遇极端灾害时,通过安装于配电系统中的联络开关重构配电系统拓扑,配合分布式电源（distributed generation,DG）以及系统中的储能、能量转换设备实现灾中阶段RIENGS的故障快速恢复。在灾后恢复阶段,通过安排维修人员对系统中的损坏元件进行维修,减少系统的负荷削减,最终让系统恢复到正常运行状态,以分阶段的恢复策略减少系统综合负荷的削减量实现RIENGS韧性的提升。主要完成内容如下:1)对区域电力子系统和天然气子系统分别建立模型,同时考虑了RIENGS中的耦合元件燃气轮机和电驱动压缩机的相关模型,为后续的研究奠定了理论模型基础。2)极端灾害发生时,针对深度耦合的RIENGS,提出RIENGS灾中故障快速恢复策略,该策略以系统中重要负荷削减量最小为目标,通过安装于配电系统中的联络开关重构配电系统拓扑,配合DG以及系统中的储能、能量转换设备实现灾中阶段RIENGS中重要负荷的快速供电恢复。采用RIENGS E13-G7和RIENGS E123-G20系统进行算例分析,验证了所提的灾中RIENGS故障快速恢复策略可以使重要负荷优先恢复的有效性。3)提出了面向韧性提升的RIENGS灾中-灾后两阶段故障恢复与维修策略,故障恢复与维修策略分为两个阶段:在灾中阶段,通过网络重构策略使RIENGS中两个子系统协调恢复,并优先恢复重要负荷的能源供应,文中建立了RIENGS故障恢复优化模型并进行求解,确定DG、气源、燃气轮机的出力和联络开关的动作情况。随后,在灾后阶段,基于求解灾中优化模型得到的联络开关动作结果和系统灾中阶段的最终拓扑结构,以RIENGS中负荷削减量最小和维修损坏元件的总时间最少为双重目标,对系统内因极端灾害损坏的元件进行维修,并保证配电网重构策略与维修策略同时进行优化求解。最后,通过RIENGS E13-G7和RIENGS E123-G20系统进行算例分析,验证了本文所提策略在减少RIENGS负荷损失方面的正确性与有效性。
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