电-气互联网络相依特性与协同优化方法研究

The coupling and interconnection of the electricity network and the natural gas network shift the network theory research to two mutual-coupled energy networks. As the extent of coupling deepens, the dependency of interconnected networks become prominent. On the basis of dependent networks and percolation theory, the state and behavior of coupled equipments, i.e., gas turbines and power-to-gas facilities, are set as the characterization of two coupled systems. The coupling mechanisms of the electricity network and the natural gas network are analyzed and the model of mutual-coupled power-gas network is built to analyze the phase change of percolation with the coupling deepening. Meanwhile, the interaction mechanism of boundary information of the integrated network of electricity and gas (INEG) is established, and the coordinated operation strategies of INEG which should be taken when the interruption of power/gas supply occurs in order to avoid phase change of percolation are studied, which can lay a foundation for coordinated and optimal modeling of operation of INEG. This project is facing the environment of the development of energy internet and adapts to the new development tendency of present energy system, which will contribute to improve the security, reliability and economy of energy systems, deepen the sharing of energy and promote the energy-saving and emission-reduction.

电网-天然气网的耦合互联使得网络理论研究转移到对两个耦合相依的能源网上来，随着电-气互联网络耦合程度不断加深，互联网络的相依特性凸显。本项目基于相依网络和渗流理论，以燃气轮机、电转气等耦合设备的状态行为作为两大系统耦合的表征量，聚焦研究电网和天然气网的耦合作用机理，建立电-气互联相依网络的分析模型，分析耦合作用增强时可能造成的电-气互联相依网络渗流相变，研究电网和天然气网为规避因渗流相变所带来的供电/供气中断应采取的协同运行策略。构建电-气网络边界信息交互机制，研究相依网络的多元协同优化建模及其运行策略，为电-气互联网络协同优化运行体系奠定理论基础。项目面向能源互联网发展大环境，符合当今能源系统发展新趋势，研究成果将对提高能源系统运行的安全可靠性和经济性、提升能源利用效率和促进节能减排等方面做出贡献。

目前，构建以可再生能源为主体的新型电力系统成为我国的重要战略部署，以多能耦合互补为特征的能源互联网成为能源转型的重要载体。在多能耦合背景下，本项目围绕电-气互联网络相依特性分析与多能流耦合优化研究，构建了电-气互联相依网络的统一耦合结构，聚焦分析了电网与天然气网间相依特性下的相互作用机理，有效探究了电网与天然气网协同运行的未来态，探究了相依特性下电网和天然气网的渗流影响与故障传播机理，提出了电-气互联相依网络分布式协同优化运行策略，实现了电-气互联相依网络的高效协同优化，提高了协同优化下的能源利用效率与可再生能源消纳率，为电-气互联网络协同优化运行体系奠定基础。此外，本项目针对智能电网中源网荷储充微互联网络的协同运行优化也形成了较为系统的方法体系。.依托本项目，国内外重要刊物和会议上发表学术论文71篇，其中期刊论文SCI收录16篇、EI收录38篇，会议论文EI收录10篇；已投稿录用SCI刊物论文1篇；出版学术专著1部；申请国家发明专利18项，其中授权10项，获得中国电力企业联合会2019年度电力科技创新奖二等奖、中国人工智能学会2018年“吴文俊人工智能科学技术奖”科技进步二等奖等奖励、中国电机工程学会2020年中国电力科学技术进步奖三等奖、广东省电机工程学会2019广东省电力科学技术进步奖一等奖、培养博士生5名，硕士生20名，其中博士生毕业5名，硕士生毕业18名。超额完成了立项既定目标。.项目及研究成果面向能源互联网发展的大环境，符合当今能源转型的新趋势，响应国家能源发展的政策，将对提高能源系统运行可靠性、经济性、深化能源共享和促进节能减排等方面做出贡献。