繆蔡然,朱姚培,王琦,湯奕

(東南大學(xué)電氣工程學(xué)院,南京市 210096)

0 引 言

隨著可再生能源在電力系統(tǒng)中的大量接入[1],能源輸出功率的不確定性降低了電網(wǎng)運行的可靠性[2]。在電力系統(tǒng)中,輔助服務(wù)(ancillary service, AS)通過調(diào)度發(fā)電側(cè)與負荷側(cè)并網(wǎng)主體資源保障電力供應(yīng),調(diào)節(jié)電網(wǎng)頻率、電壓水平,維護電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行[3],主要提供系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)峰、備用、轉(zhuǎn)動慣量、爬坡等輔助服務(wù)[4-9]。通常地,參與AS的并網(wǎng)主體為各式發(fā)電機組[9],而隨著傳統(tǒng)電力需求響應(yīng)向綜合需求響應(yīng)方向的逐步邁進,能源的靈活轉(zhuǎn)換與時空轉(zhuǎn)移也成為了AS可利用資源的一部分:1)儲能的快速響應(yīng)特性彌補了火電機組出力響應(yīng)與自動發(fā)電控制(automatic generation control, AGC)指令間的偏差,從而提供調(diào)頻服務(wù)[10-11];2)電鍋爐在負荷低谷期間將電能轉(zhuǎn)換成熱能進行存儲,以減小負荷峰谷差,以提供調(diào)峰服務(wù)[12-13];3)電動汽車通過有序充電就地消納光伏,降低用戶充電成本的同時提供削峰填谷服務(wù)[14-15]。

上述AS資源均充分利用了多種能源的靈活調(diào)配,而電、氣、熱耦合的綜合能源系統(tǒng)(integrated energy system,IES)也具有多能互補的特點,其不同能源系統(tǒng)間的協(xié)同規(guī)劃、建設(shè)與運行能夠促進不同能源梯級、高效利用,因而成為當下的研究熱點[16-19]。除了能源的靈活轉(zhuǎn)換外,IES中所包含的慣性資源也可以抵抗功率波動并為電力系統(tǒng)提供輔助服務(wù)[20-21]。

針對IES熱慣性,主要指熱源供熱瞬間變化時,由于熱管道時滯、熱負荷慣性存在,熱負荷溫度變化相對滯后,可在一定時間內(nèi)維持舒適溫度[22-23]。因此,從熱源處提取熱功率對熱負荷側(cè)的用戶舒適度影響較小[24],在集中供熱系統(tǒng)中經(jīng)?？紤]利用熱慣性滿足實時變化的負荷需求[25],提供頻率響應(yīng)或者防止因惡劣天氣造成的電力事故[26-27]。

針對IES氣慣性,主要指負荷需求瞬間變化時,由于氣管存存在,管道末端壓強變化相對滯后,可在一定時間內(nèi)維持適宜壓強[28]。因此,在緊急功率缺額下氣慣性能夠緩解功率波動,靈活地滿足凈負荷要求[29],防止對天然氣網(wǎng)絡(luò)的沖擊或作為短期供電的備用能源[30-31]。

基于上述所揭示的IES氣熱慣性對外界擾動的抵御能力,考慮氣熱慣性的IES可以通過參與AS的方式,將電力系統(tǒng)中的功率不平衡引入IES氣、熱系統(tǒng),利用氣熱慣性對功率波動的緩解能力保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。因此,為了挖掘氣熱慣性參與電力系統(tǒng)運行并提供AS的潛力,同時基于氣熱慣性響應(yīng)速度快、支撐時間長的特性,本文以不同時間尺度的秒級慣量AS方案和分鐘級調(diào)頻AS方案為例,探討IES參與輔助服務(wù)的可行性;最后在小容量系統(tǒng)中進行算例仿真與分析,驗證本文所提方法的優(yōu)勢。

首先,分析IES氣熱慣性對功率波動的抵御能力,給出考慮氣熱慣性的典型IES結(jié)構(gòu),并針對IES參與的慣量AS方案與調(diào)頻AS方案提出相應(yīng)的響應(yīng)策略;然后,針對所提方案分別建立IES氣熱慣性模型、IES參與的慣量AS優(yōu)化模型與調(diào)頻AS優(yōu)化模型;之后,通過算例分析考慮氣熱慣性的IES參與系統(tǒng)AS的可行性與經(jīng)濟性;最后,給出結(jié)論,并對下一階段研究做出展望。

1 考慮氣熱慣性的IES參與AS策略分析

1.1 IES氣熱慣性特性分析

IES熱力系統(tǒng)中熱能具有彈性需求,如圖1所示,當熱源處出現(xiàn)功率波動時,熱慣性主要通過以下3個方面降低功率波動對負荷側(cè)的影響:

圖1 熱慣性特性圖

1)熱時滯:長距離的輸送管道將延長功率波動到達負荷側(cè)的時間,從而延緩熱網(wǎng)受到影響的時間;

2)熱損耗:當擾動到達負荷側(cè)時,由于傳輸過程中的熱損失和負荷側(cè)建筑物的散熱特性,部分功率波動已經(jīng)被緩解;

3)熱模糊:負荷側(cè)溫度在一定范圍內(nèi)的波動不會顯著地影響用戶舒適度。

因此在熱網(wǎng)中,熱時滯、熱損耗、熱模糊組成了IES熱慣性特性,熱源處供熱的瞬時變化在一段時間內(nèi)將不會對負荷側(cè)造成顯著影響,從而抵御外界對系統(tǒng)的功率沖擊。

IES天然氣系統(tǒng)中天然氣具有存儲特性,如圖2所示,當負荷側(cè)出現(xiàn)功率波動時,氣慣性主要通過以下兩方面降低功率波動對負荷側(cè)的影響:

圖2 氣慣性特性圖

1)氣管存:指在天然氣網(wǎng)絡(luò)的實際運行中,由于管道始端輸入流量與管道末端輸出流量的不平衡而存儲在管道中的氣體[32],可以在短時間內(nèi)釋放以滿足突然增加的負荷需求;

2)氣時滯:由于儲氣消耗過程緩慢,負荷需求的突然變化會導(dǎo)致管道末端壓強的延時響應(yīng)。

因此在天然氣網(wǎng)絡(luò)中,氣管存、氣時滯組成了IES氣慣性特性,負荷側(cè)需求的瞬時變化對天然氣網(wǎng)絡(luò)安全運行的影響被減小,從而抵御外界對系統(tǒng)的功率沖擊。

1.2 考慮氣熱慣性的IES典型結(jié)構(gòu)

本文研究的IES內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示,該系統(tǒng)由外部電網(wǎng)和外部天然氣網(wǎng)絡(luò)供電。電力負荷由外部電網(wǎng)、熱電聯(lián)產(chǎn)(combined heat and power, CHP)機組供給。熱負荷由電鍋爐和CHP機組供給。能源集線器的輸入輸出模型為:

圖3 IES典型結(jié)構(gòu)

(1)

式中:Le、Lh分別為IES電、熱負荷;λd為電能轉(zhuǎn)換系數(shù);ηT、ηEB分別為變壓器、電鍋爐電能轉(zhuǎn)換系數(shù);ηCHPE、ηCHPH分別為CHP機組氣電、氣熱轉(zhuǎn)換系數(shù);Pexe、Pexg分別為外部電網(wǎng)、外部氣網(wǎng)提供的功率。

在該IES結(jié)構(gòu)中,熱慣性特性主要體現(xiàn)為:在外部電網(wǎng)總供電不變的前提下,由電鍋爐帶來的熱功率的減少以及CHP機組帶來的熱功率的增加導(dǎo)致的熱力網(wǎng)絡(luò)熱源處的波動,會經(jīng)過熱水管道一定的熱時滯與熱損耗到達熱負荷處。由于熱負荷處的建筑也有散熱特性,且負荷側(cè)對溫度波動具有容忍性,所以功率波動在一定程度上被平抑。氣慣性特性主要體現(xiàn)為:在外部氣網(wǎng)響應(yīng)能力有限的情況下,CHP機組作為天然氣網(wǎng)絡(luò)負荷處的能源耦合設(shè)備快速響應(yīng)電網(wǎng)故障,通過消耗氣管存,提供氣慣性支撐。

IES參與輔助服務(wù)的能力主要取決于IES氣熱慣性的功率支撐能力和故障響應(yīng)速度。針對功率支撐能力,氣慣性的支撐時間為分鐘級別,熱慣性的支撐時間為小時級別,因此氣熱慣性具有足夠的支撐能力提供分鐘級別的調(diào)頻、爬坡等輔助服務(wù)。針對故障響應(yīng)速度,CHP機組的快速響應(yīng)速度和管道中預(yù)先儲存的氣管存保證了氣慣性的響應(yīng)時間在秒級以內(nèi);而快速的電力調(diào)度和負荷側(cè)對溫度的容忍性確保了熱慣性的響應(yīng)時間也在秒級以內(nèi)。因此氣熱慣性的快速響應(yīng)能力確保了二者能在一定的控制方式下提供秒級的慣量響應(yīng)服務(wù)。因此,IES氣熱慣性同時兼?zhèn)淞丝焖俟收享憫?yīng)能力與較長的功率支撐時間,有能力提供電力系統(tǒng)各項輔助服務(wù)。下面以慣量服務(wù)和調(diào)頻服務(wù)為例,討論IES參與輔助服務(wù)的可能性。

1.3 考慮IES的慣量AS方案響應(yīng)

IES參與電力系統(tǒng)慣量AS主要利用熱力系統(tǒng)熱慣性對功率波動的抵御能力,負荷側(cè)通過犧牲其舒適度以靈活響應(yīng)電網(wǎng)故障。因此本文認為IES通過慣量響應(yīng)負荷(inertia response load, IRL)向電力系統(tǒng)提供慣量AS。IRL為在一定的控制策略下,快速響應(yīng)電網(wǎng)故障、靈活調(diào)節(jié)負荷水平的用戶側(cè)負荷的統(tǒng)稱。

IRL響應(yīng)策略將動作閾值分成離散的n檔,分別在頻率變化率(rate of change of frequency, RoCoF)為|df/dt|n,|df/dt|n-1,…,|df/dt|1時投入不同大小的IRL。IRL響應(yīng)量與檢測到的RoCoF成正相關(guān)。由于RoCoF通常在故障初期最大,然后逐漸減小,故而IRL響應(yīng)量也在故障初期最大。隨著RoCoF的逐漸減小,IRL投入量也逐漸減小,當慣量響應(yīng)階段結(jié)束,系統(tǒng)進入一次調(diào)頻時,所有IRL恢復(fù)正常運行。

本文考慮響應(yīng)策略對動作閾值的分檔為等間距,如圖4所示,ΔPL和|df/dt|成線性關(guān)系。其中,ΔPL為IRL響應(yīng)量大小,|df/dt|為RoCoF絕對值。故障后需要為IRL留出一定的響應(yīng)時間裕度,故當檢測到電網(wǎng)|df/dt|大于|df/dt|max時,允許IRL短時間的響應(yīng)延時,此時響應(yīng)量為0;當RoCoF低至|df/dt|min時,令所有IRL全部接通電源工作,此時不再提供負荷響應(yīng),RoCoF也將趨近于0,慣量響應(yīng)階段結(jié)束。

與傳統(tǒng)響應(yīng)頻率變化的功率支撐策略不同的是,本文考慮IES的慣量AS方案針對頻率變化率進行響應(yīng),主要原因有兩點:

1)傳統(tǒng)響應(yīng)頻率變化的功率支撐策略,在響應(yīng)結(jié)束后仍需要考慮響應(yīng)功率的有序退出,從而避免支撐功率的瞬時退出對電網(wǎng)頻率造成二次沖擊;而本文所提響應(yīng)|df/dt|的功率支撐策略無需額外考慮IRL的恢復(fù)策略,整個IRL的響應(yīng)過程也是IRL的恢復(fù)過程,在|df/dt|變?yōu)?時,IRL已經(jīng)全部恢復(fù)。

2)現(xiàn)有研究多從頻率角度進行電網(wǎng)故障后的功率支撐研究,而忽略了RoCoF指標對電網(wǎng)安全程度評價的重要性。RoCoF指標的惡化極易使電網(wǎng)運行超出各類頻率控制、恢復(fù)措施的應(yīng)對能力,從而導(dǎo)致全網(wǎng)崩潰。因此本文將功率響應(yīng)對象定為電網(wǎng)故障后RoCoF,通過IRL針對性地響應(yīng)防止電網(wǎng)故障后的RoCoF指標惡化。

1.4 考慮IES的調(diào)頻AS方案響應(yīng)

在電網(wǎng)運行過程中,經(jīng)常會出現(xiàn)由電力供需不平衡引起的頻率偏移。頻率偏移信號被傳輸?shù)絀ES,轉(zhuǎn)化為功率缺額信號進而傳遞到天然氣系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)。如此,通過將功率擾動分配給天然氣系統(tǒng)和熱力系統(tǒng),IES可以有效保護電力系統(tǒng)運行不受到嚴重影響?；趫D3所示的IES內(nèi)部結(jié)構(gòu),氣熱慣性主要通過以下方式參與調(diào)頻AS:

1)電能的傳輸:在外部電網(wǎng)總供電不變的前提下,原本流向電鍋爐的電能可傳輸至變壓器。該方法以減少負荷側(cè)供熱為代價增加電力供應(yīng)。

2)電能的轉(zhuǎn)換:在外部天然氣網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)能力有限的情況下,CHP機組仍然可以在短時間內(nèi)通過消耗預(yù)先儲存在管道中的氣管存來發(fā)電。該方法在增加電力供應(yīng)的同時也不可避免地增加了供熱功率。

2 考慮IES氣熱慣性的AS模型

2.1 IES氣熱慣性模型

1)IES熱慣性模型。

(2)

(3)

(4)

2)IES氣慣性模型。

對于負荷側(cè)需求的瞬時波動,氣慣性的響應(yīng)主要體現(xiàn)在天然氣管道末端壓強響應(yīng),具體模型為[34]：

(5)

(6)

則將式(6)代入式(5)并作拉普拉斯變換,可得天然氣管道末端壓強響應(yīng)模型為:

(7)

s2+(a2/a1)s+a3/a1=0

(8)

式(8)為氣慣性應(yīng)對功率波動的響應(yīng)形式,其與熱慣性相似的負指數(shù)響應(yīng)趨勢表明氣慣性也能以滯后的速度響應(yīng)瞬時的功率不足。

2.2 IES參與的慣量AS優(yōu)化模型

基于2.1節(jié)所示的氣熱慣性應(yīng)對功率波動的抵御能力,本節(jié)建立IES參與的AS優(yōu)化模型,挖掘IES氣熱慣性參與系統(tǒng)運行潛力。

為了保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行,考慮系統(tǒng)最小慣量約束對電網(wǎng)發(fā)電計劃與資源安排具有重要意義,因此本節(jié)建立了IRL參與AS的機組組合模型,除了常規(guī)的機組組合成本之外,還納入了慣量AS補償成本以及慣量響應(yīng)效果補償收益。模型目標函數(shù)與約束條件如下。

1)目標函數(shù)。

本文所建立的優(yōu)化模型站在系統(tǒng)運營商的角度,在以系統(tǒng)日前發(fā)電計劃總成本最小為目標的同時滿足系統(tǒng)最小慣量約束。為了獲得充足的慣量響應(yīng)資源,系統(tǒng)運營商需要支付給提供慣量服務(wù)的火電機組與IRL相應(yīng)的補償費用,因此兩項慣量補償費用均作為系統(tǒng)運行成本納入目標函數(shù)中。

minCi=CE+CNEW+CSG+CSNEW+CIG+CIL-BFR

(9)

式中:Ci為考慮慣量AS的系統(tǒng)運行總成本;CE、CNEW分別為火電機組、新能源機組的發(fā)電成本;CSG、CSNEW分別為火電機組、新能源機組啟動成本;CIG、CIL分別為針對火電機組、IRL提供的AS的補償成本;BFR為慣量響應(yīng)效果的補償收益。

火電機組與新能源機組發(fā)電成本計算公式為:

(10)

火電機組與新能源機組啟動成本計算公式為:

(11)

兩種慣量輔助服務(wù)補償成本計算公式為:

(12)

慣量響應(yīng)效果補償收益計算公式為:

(13)

2)約束條件。

根據(jù)機組組合模型中機組與慣量響應(yīng)資源參與者的實際運行情況,各約束條件分別描述如下。

(1)系統(tǒng)負荷平衡約束。

(14)

(2)系統(tǒng)慣量約束。

(15)

(3)IRL等效慣量約束。

(16)

(4)機組出力上下限約束。

(17)

(5)機組爬坡約束。

(18)

(6)IRL響應(yīng)策略約束。

(19)

2.3 IES參與的調(diào)頻AS優(yōu)化模型

當電網(wǎng)發(fā)生頻率故障時,要求IES氣熱慣性出力協(xié)同傳統(tǒng)發(fā)電側(cè)出力,在1 min內(nèi)為電網(wǎng)提供頻率響應(yīng),按照電網(wǎng)調(diào)頻要求進行功率支撐,根據(jù)電網(wǎng)指定頻率曲線進行優(yōu)化。模型的具體目標函數(shù)與約束條件如下。

1)目標函數(shù)。

在保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的前提下,以調(diào)頻總成本最小為優(yōu)化目標,允許模型所得調(diào)頻曲線與電網(wǎng)指定頻率曲線有一定偏差,但是針對該偏差將產(chǎn)生相應(yīng)的懲罰成本。

minCf=CRG+CRH+CCOM+CR+Yf

(20)

式中:Cf為調(diào)頻AS模型總成本;CRG、CRH分別為氣慣性、熱慣性出力總成本;CCOM為用戶舒適度成本;Yf為頻率偏移懲罰成本;CR為發(fā)電側(cè)出力成本。

各項成本具體計算方法為:

(21)

2)約束條件。

(1)熱功率平衡約束。

ηEB[-PRH(t)]+ηCHPHPRG(t)=Ph(t),1≤t≤TF

(22)

式中:Ph(t)為t時刻的負荷側(cè)總熱偏移量。負荷側(cè)熱偏移量主要由電鍋爐供熱功率的減少和消耗氣慣性而帶來的CHP機組供熱功率的增加組成。

(2)電功率平衡約束。

kg[f1(t)-f0(t)]=ηTPRH(t)+ηCHPEPRG(t)+ηTPE(t)-ΔP(t),1≤t≤TF

(23)

式中:kg為頻率調(diào)整系數(shù);ΔP(t)為t時刻的功率缺額。指定頻率曲線與優(yōu)化頻率曲線之間的偏差是由氣熱慣性出力/發(fā)電側(cè)出力與功率缺額之間的功率差引起。

(3)功率輸出上下限約束。

(24)

式中:PRHmax、PRGmax、PEmax分別為熱慣性、氣慣性、發(fā)電側(cè)出力上限。

(4)頻率偏移約束。

0≤|f0(t)-f1(t)|≤β

(25)

式中:β為頻率偏移上限值。

3 算例分析

3.1 IES參與的慣量AS效果分析

為驗證2.2節(jié)所提模型的有效性,本節(jié)建立小容量系統(tǒng),研究電網(wǎng)功率缺額下,計及IRL等效慣量的RoCoF情況。系統(tǒng)的電負荷日前預(yù)測數(shù)據(jù)以及1天(24 h)內(nèi)各時段的電價[36]如圖5所示。各機組與慣量響應(yīng)資源參數(shù)設(shè)置見表1。新能源機組出力單價為一常數(shù),大小為0.8元/(kW·h);慣量補償標準為0.1元/(MW·h)[22]。

表1 機組與慣量響應(yīng)資源參數(shù)設(shè)置

圖5 電負荷日前預(yù)測數(shù)據(jù)以及1天(24 h)內(nèi)各時段的電價

為了體現(xiàn)IES的參與對系統(tǒng)運行經(jīng)濟性與可靠性的影響,本節(jié)設(shè)計2種場景對比考慮/不考慮IRL對模型優(yōu)化結(jié)果的影響。由于本文提及的考慮IES的AS模型包含了與響應(yīng)策略效果相關(guān)的BFR,而不考慮IRL時沒有BFR,為了使得對比場景更加貼合,本節(jié)進一步設(shè)計了場景3。所得優(yōu)化模型發(fā)電計劃的各項成本如表2所示。

表2 3種場景下的成本情況

場景1：慣量響應(yīng)資源僅考慮火電機組的轉(zhuǎn)動慣量;

場景2：慣量響應(yīng)資源同時考慮火電機組轉(zhuǎn)動慣量與IRL;

場景3：慣量響應(yīng)資源同時考慮火電機組轉(zhuǎn)動慣量與IRL,但不計及BFR。

該算例中要求系統(tǒng)總慣量不低于6 s,其中場景1中所得優(yōu)化結(jié)果使得系統(tǒng)總慣量達到了7 s,由火電機組1—4提供轉(zhuǎn)動慣量;而場景2和3中所得優(yōu)化結(jié)果在t=8 h之前保證系統(tǒng)總慣量為6 s,在t=9 h之后也使系統(tǒng)總慣量達到了7 s。

對比表2中場景1與場景2的總成本,場景1總成本明顯低于場景2。進一步地剔除BFR后,對比場景1與場景3的總成本,場景3的總成本仍然低于場景1,說明不論BFR存在與否,IES慣量AS都能夠大大提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟性。

同時,在該算例要求系統(tǒng)總慣量不低于6 s的前提下,場景1所得的發(fā)電計劃使得系統(tǒng)總慣量達到了7 s,該慣性常數(shù)雖然高于目標要求,但是為系統(tǒng)運行增加了不必要的成本。該現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因是火電機組的慣性常數(shù)均為定值,故而通過有限的機組組合后無法使得系統(tǒng)總慣量恰好為6 s;相反地,在場景2和場景3中,可以通過設(shè)計不同的IRL響應(yīng)策略,靈活調(diào)節(jié)其提供的等效慣量大小,在保障系統(tǒng)最小慣量的前提下最小化發(fā)電計劃總成本。因此,IES不但增加了系統(tǒng)運行經(jīng)濟性,也增加了慣量響應(yīng)資源安排的靈活性。

3.2 IES參與的調(diào)頻AS效果分析

IES各項常數(shù)參數(shù)如表3所示,用戶舒適度成本單價如表4所示。

表3 IES的各項常數(shù)參數(shù)

表4 用戶舒適度成本單價

為了體現(xiàn)IES的參與對系統(tǒng)運行經(jīng)濟性與可靠性的影響,本節(jié)設(shè)計對比2種場景:

場景4：IES氣熱慣性出力協(xié)同傳統(tǒng)發(fā)電側(cè)出力提供頻率響應(yīng);

場景5：僅傳統(tǒng)發(fā)電側(cè)出力提供頻率響應(yīng)。

為了兼顧系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性,2種場景下均允許優(yōu)化所得頻率曲線與指定頻率曲線有一定的偏移,但是所產(chǎn)生的頻率偏移會有相應(yīng)的懲罰。保證2種場景下的頻率偏移懲罰系數(shù)相同,2種場景下優(yōu)化結(jié)果如圖6所示,優(yōu)化結(jié)果各項成本組成如表5所示。

表5 場景4和場景5下各項成本組成

圖6 IES參與/不參與AS所得調(diào)頻結(jié)果

圖6顯示,在以系統(tǒng)運行總成本為優(yōu)化目標的前提下,IES參與的調(diào)頻曲線能夠與指定曲線完全重合,說明IES參與的調(diào)頻AS能夠完全滿足電網(wǎng)調(diào)頻曲線的要求;而僅有傳統(tǒng)發(fā)電側(cè)出力的場景5為了兼顧系統(tǒng)運行總成本,所得頻率曲線整體下移,調(diào)頻效果與場景4相比較差。同時,IES參與的調(diào)頻AS不僅有更好的調(diào)頻效果,根據(jù)表5結(jié)果可知,運行總成本也更低;而場景5中由于傳統(tǒng)發(fā)電側(cè)出力價格較高,故而運行總成本也更高。該算例說明考慮氣熱慣性的IES參與調(diào)頻AS在提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟性的同時,還具有更好的調(diào)頻效果。

4 結(jié) 論

隨著可再生能源在電力系統(tǒng)中的大量接入,電網(wǎng)可靠性水平逐漸降低,AS對電網(wǎng)安全運行的保障作用日益增加。本文計及IES中氣熱慣性資源對功率波動的抵御能力,探索IES氣熱慣性參與電力系統(tǒng)不同時間尺度AS的可能性,得出如下結(jié)論:

1)考慮氣熱慣性的IES增加了日前發(fā)電計劃應(yīng)對最小慣量約束要求的靈活性,突破了火電機組慣性常數(shù)固定的桎梏,避免了由于系統(tǒng)總慣量過高而產(chǎn)生的過高運行成本,顯著增加了系統(tǒng)運行經(jīng)濟性。從系統(tǒng)運營商需要支付的慣量服務(wù)費用來看,考慮IRL慣量響應(yīng)資源后,能將支付的慣量服務(wù)費用減少約8%。

2)相比于傳統(tǒng)發(fā)電側(cè)出力提供調(diào)頻AS,考慮IES氣熱慣性出力協(xié)同傳統(tǒng)發(fā)電側(cè)出力提供頻率響應(yīng)能將系統(tǒng)運行經(jīng)濟性提高約18%,同時還具有更好的調(diào)頻效果。

本研究的不足之處主要在于,本文主要關(guān)注的是參與輔助服務(wù)的IES中各能量流的輸入輸出及相應(yīng)的成本,因此優(yōu)化模型主要關(guān)注整個熱力網(wǎng)絡(luò)與天然氣網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出流。為了進一步細化考慮氣熱慣性的IES參與輔助服務(wù)方案,下一步將考慮氣熱網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的詳細能流建模,使之能夠適用于實際復(fù)雜系統(tǒng)。