【精彩论文】基于改进时间约束Petri网的综合能源系统运行优化及可靠性评估

观点凝练

摘要：综合能源系统包含的设备和负荷类型众多，设备之间的耦合方式多样，在实际综合园区建设过程中，对不同供能方式的经济性和可靠性评估显得尤为重要。首先，通过构建冷热供能系统的时序模型、耦合设备和储能装置的通用模型，并结合时间约束Petri网基本建模原理，建立了系统的运行优化模型；然后，对系统中元件两状态模型进行分析，建立系统的状态空间模型；并通过系统状态进行随机抽样并计算相应的供能可靠性指标。最后，通过对含有储热、储电、储气等多能存储的实际综合园区进行算例分析，评估不同运行方式下多能源系统的可靠性和经济性，从而为实际园区建设提供理论分析依据。
结论：本文针对IES的供能时序性，首先结合IES能流边界分析多能设备耦合关系。其次，在考虑冷热负荷供能的延时特性基础上，对IES中的耦合设备和储能装置进行了统一建模。然后，计及IES多时间尺度的特点，通过将时间Petri网和蒙特卡洛模拟相结合的方法，对系统可靠性进行建模分析。主要结论如下。

（1）对传统电-气、电-热能源网络的可靠性评估未充分考虑多种供能设备的耦合特性以及时序特性的影响，难以满足能源互联网大背景下IES的综合协调规划需求。本文从不同类型的能源设备的组合方式以及冷、热负荷的时序特性角度出发，对多时间尺度下IES进行了建模分析。

（2）建立了IES多状态分析模型，应用Petri网的方法不仅以图形化的方式对系统进行了清晰地描述，并且通过其推理规则对系统状态变化进行建模分析。

（3）考虑了设备故障的不确定性模型，并通过结合蒙特卡洛模拟和Petri网的方法对IES系统进行了可靠性建模评估。

（4）评估了不同运行方式下IES的可靠性和运行的经济性，从而可以为实际综合园区规划建设提供理论依据。

在实际建设综合园区时，应该结合当地实际情况对各方面因素进行全面考虑，从而选择出最适合的供能方式。在后续的研究中，将着重考虑供能端与负荷端出力随机性和能源品位差异，探讨IES能源耦合方式以及电网、热网、气网的随机可靠性问题。

引文信息

胡列翔, 王蕾, 董明枫, 等. 基于改进时间约束Petri网的综合能源系统运行优化及可靠性评估[J]. 中国电力, 2020, 53(10): 123-132, 139.HU Liexiang, WANG Lei, DONG Mingfeng, et al. Operation optimization and reliability evaluation of integrated energy system based on improved timing constraint petri net[J]. Electric Power, 2020, 53(10): 123-132, 139. 

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编辑：杨彪

审核：蒋东方

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