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热电联合网络状态估计:董今妮,孙宏斌,郭庆来,潘昭光,《电网技术》2016年第6期。
项目背景
传统的化石燃料面临着耗竭、环境污染等一系列问题,因此风电、光伏等可再生清洁能源的使用成了一种必然趋势。随着传统的集中式电网向智能电网转变,可再生能源发电逐渐得到发展。然而,由于风电、光伏等能源不确定性高,发电量不易控制,因此容易引起电网波动。
解决这一问题的一种方法是研究储能装置,在用电低谷时进行储能,并将储存的能量用于高峰时期。这种方法的弊端是储能装置的容量有限,并且成本较高,且不能充分利用用电低谷时多余的能量。由此可见,智能电网仍然存在弊端,只用电能作为能量传输的唯一形式存在局限性。为此引入“能源互联网”的概念。
在能源互联网中,能量将不仅以电的形式进行传播,还可以热、冷、气等多种形式进行传播。通过这种方式,用电低谷时多余的电能可以热能、冷能等多种形式在网络中存储。由于在该网络中,能量以电能、热能、冷能等多种形式进行传播,因此这是一个有多种能量流动的网络,即多能流网络。
上述冷、热、电等多种能量形式联供的多能流网络中,热电联供网络目前发展最为迅速。自20世纪开始,在全球范围内就开始逐步建立热网。由于热网可以利用化石燃料、余能、可再生能源、电能、热电联供源(CHP)等多种方式进行加热,因此具有很大的灵活性。当利用CHP对热网进行加热时,热网和电网因为CHP的运行特性而耦合,利用热网的储能特性,可以将电网中的能量以热能的形式储存起来,从而对电网的波动进行调节,有利于各类新能源的接入。
为更准确地了解网络的运行状态,充分利用量测冗余,可以对网络引入状态估计,从而得到更趋近于真值的估计值。在电力系统中,很早就已经引入了状态估计。相比之下,热网中状态估计的应用较为空白。由于热网具有很强的动态特性,对热网进行状态估计存在很大的难度。随着热电联合网络研究的日益深入,为更准确地了解热电联合网络的运行状态,考虑在热电联合网络中引入状态估计。
主要创新点
在热网中引入状态估计,并通过热网与电网间的耦合关系,提出了一种热电联合状态估计方法,通过蒙特卡洛仿真实验检测了该状态估计方法的效果。
解决的问题和意义
本文参考了现有的热网模型,选择热网半联合静态模型作为热网状态估计的模型。在此基础上利用热电联合网络中热网与电网的耦合关系,建立了热电联合状态估计的方法。算例结果证明,热电联合状态估计与单独状态估计相比,有利于提高网络的估计效果。通过联合状态估计可以得到精度更高的全局一致基态潮流解,为后续的热电联合网络在线安全评估、优化调度打下基础。
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