【热点专题论文】清华大学孙宏斌等:面向能源互联网的电-气耦合网络状态估计技术

为提高能源生产的效率，降低能源消费的能耗，以及提高可再生能源的利用率，提出了采用能源互联网实现多能开放互联，通过挖掘各网络不同的特性，提高综合能源利用效率，促进可再生能源的高消纳。为合理调度能源互联网，仿照电力系统中的电网能量管理系统，形成能源互联网能量管理系统，实现能源互联网的优化调度、安全预警和协同控制。其中状态估计是能量管理系统的基础，是后续能源互联网优化调度、安全评估的基础。本文提出了一种面向能源互联网的电-气耦合状态估计技术，为后续的能源互联网能量管理系统打下基础。

本文针对天然气管网的基本特性，从天然气稳态模型入手，建立了天然气管网的状态估计模型，该模型考虑了天然气管网中的压缩机、调压阀等各类元件，并建立了电-气耦合元件的数学模型，进而建立了电-气耦合网络状态估计模型，并分析了在各种量测配置下该状态估计模型的精度以及坏数据辨识能力。比较了耦合状态估计较单独状态估计在估计精度和边界坏数据辨识上的优势。

1）本文第一次提出了适用于复杂气网的稳态状态估计方法。根据压缩机和调压阀的特性，建立了适用于复杂气网的稳态状态估计方法。

2）在此基础上，本文建立了电–气耦合网络状态估计方法，其状态估计结果满足电–气耦合元件运行约束，并与单独状态估计的效果进行比较分析。

1）本文提出了一种适用于复杂气网的稳态状态估计方法，并在此基础上建立了电–气耦合网络状态估计方法。

2）本文提出的气网状态估计方法可以实现非全量测下的多坏数据辨识，符合实际工程对状态估计的需求。

3）本文提出的电–气耦合状态估计由于考虑了电–气耦合元件的约束，满足电–气耦合元件的运行约束，而单独状态估计的结果往往不能契合电–气耦合元件的运行约束。

4）当电–气耦合网络边界出现多注入时，电–气耦合网络状态估计可以利用电–气耦合元件约束，辨识单独状态估计不能辨识的坏数据。

1）冷、热、电、气耦合是当前能源互联网的一种主要网络架构。在包含冷、热、电、气的网络中，冷、热的传输偏向于园区级，电、气的传输则偏向于城市级。如何处理传输范围的不同，从而形成冷-热-电-气耦合的状态估计值得考虑。

2）能源互联网中各能量形式具有不同的动态特性，如电的传输在秒级、气的传输在分钟级、热的传输在分钟级，如何处理不同的动态特性，从而建立能源互联网的动态状态估计模型值得考虑。