考慮氣熱慣性的綜合能源系統(tǒng)備用配置方案

孫維佳，王 琦，湯 奕，丁茂生

（1.東南大學電氣工程學院，江蘇省南京市 210000；2.國網(wǎng)寧夏電力有限公司，寧夏回族自治區(qū)銀川市 750001）

0 引言

綜合能源系統(tǒng)（integrated energy system，IES）具有電氣熱多能互補特性，能夠促進能源高效利用、提高可再生能源消納能力［1-2］。但同時，IES中多能耦合增加了運行復雜性與不確定性，給系統(tǒng)安全可靠運行帶來挑戰(zhàn)［3-4］，因此，有必要充分挖掘IES靈活性，通過協(xié)調(diào)優(yōu)化［5］保障運行可靠性與安全性。

一方面，相比傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，多能耦合的IES中氣熱系統(tǒng)的慢動態(tài)特性給系統(tǒng)多時間尺度協(xié)調(diào)優(yōu)化提出難題［6-9］；另一方面，充分利用多時間尺度動態(tài)特性所蘊含的靈活性，將有助于提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性［10］。

目前，針對熱力系統(tǒng)慢動態(tài)特性，已有研究提出熱慣性概念，并利用其挖掘IES靈活性。文獻［11-13］考慮熱負荷舒適度、熱管道熱時滯構(gòu)建熱力系統(tǒng)熱慣性模型，將其轉(zhuǎn)化為約束條件參與IES優(yōu)化調(diào)度。文獻［14-15］計及熱網(wǎng)復雜拓撲和動態(tài)過程，提出更具精確性、通用性的熱慣性模型。文獻［16-17］將熱慣性視為具有調(diào)度價值的熱需求響應資源，與電需求響應資源共同參與源荷協(xié)調(diào)。此外，還有部分文獻在系統(tǒng)靈活性評估［18］、可靠性評估［19］、負荷恢復策略［20］、調(diào)頻策略［21］等研究中考慮熱慣性，驗證其對IES協(xié)調(diào)優(yōu)化的積極作用。

針對天然氣系統(tǒng)慢動態(tài)特性，目前研究主要關(guān)注如何利用氣管存特性為IES優(yōu)化運行提供靈活性。文獻［22］證明氣管存特性能夠提高IES調(diào)度經(jīng)濟性。文獻［23-25］考慮到氣管存在應對源荷能量波動時呈現(xiàn)緩沖特性，可充分調(diào)動天然氣系統(tǒng)潛力以提高系統(tǒng)靈活性。文獻［26-27］采用電穩(wěn)態(tài)、氣暫態(tài)模型，將構(gòu)建的天然氣系統(tǒng)管存模型轉(zhuǎn)化為約束條件參與IES優(yōu)化調(diào)度。此外，還有部分文獻在系統(tǒng) 電 氣 相 互 作 用 機 理［28］、靈 活 性 評 估［29］、備 用 配置［30］、最優(yōu)潮流計算［31］等研究中證明氣管存對提高IES靈活性起到積極作用。

目前研究主要單獨從天然氣系統(tǒng)氣管存特性或熱力系統(tǒng)熱慣性特性角度挖掘IES靈活性，鮮有研究綜合考慮兩者；在利用氣熱系統(tǒng)靈活性方面，現(xiàn)有研究主要關(guān)注如何進行系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化，而缺少針對氣熱系統(tǒng)動態(tài)特性增加系統(tǒng)靈活性的基本機理分析?？紤]到氣管存、熱慣性為系統(tǒng)提供靈活性時，均是利用緩沖空間為系統(tǒng)提供功率支撐，二者行為具有本質(zhì)相似性。

針對上述問題，為充分挖掘氣熱系統(tǒng)蘊含的靈活性，通過IES協(xié)同優(yōu)化保障系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行，本文利用氣熱慣性，從備用配置角度開展IES電氣熱協(xié)調(diào)優(yōu)化?，F(xiàn)有研究中，IES配置備用時一般考慮發(fā)電側(cè)［32］、儲能側(cè)［33］、需求側(cè)［34］備用，以傳統(tǒng)機組作為主要備用形式，儲能及需求響應作為輔助備用形式，通過IES彈性調(diào)度應對源荷出力不確定性?？紤]到IES中氣熱系統(tǒng)具備的慣性特征，本文在原有備用形式基礎(chǔ)上加入氣熱慣性備用。

因此，本文首先類比IES氣管存與熱慣性特征，定義IES氣熱慣性，并基于氣熱慣性基本原理，建立IES氣熱慣性功率支撐模型。進而，提出以氣熱慣性為柔性備用形式的IES備用配置方案。最后，利用實際算例驗證所提方案的合理性。通過對比各類備用特征，分析氣熱慣性備用的適用性。

1 IES氣熱慣性定義

熱力學中，物體熱慣性的物理意義為:當物體所處的環(huán)境溫度瞬間變化時，由于比熱容的存在，物體本身溫度變化具有滯后性。

IES中熱能具有慣性特征，如圖1（a）所示。一方面，由于傳輸管道較長，熱源與熱負荷間存在幾分鐘到幾小時的熱時滯［35］；另一方面，熱負荷可在舒適度區(qū)間內(nèi)運行，即使熱源處停止供熱，由于熱慣性，熱負荷也能在長時間內(nèi)維持舒適溫度。

圖1 IES氣熱慣性示意圖Fig.1 Schematic diagram of gas and thermal inertia in IES

由此，定義IES熱慣性為: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。

IES中天然氣同樣具有慣性特征，如圖1（b）所示，天然氣管存具有負反饋調(diào)節(jié)特性［36］:氣負荷增加時，傳輸管道釋放部分管存給負荷，管道壓強下降，管存減少，輸入流量增加；氣負荷減少時，傳輸管道存儲部分氣源供給的天然氣，管道壓強上升，管存增加，輸入流量減少。

考慮到原理的相似性，此處將氣管道末端壓強類比為熱負荷溫度，氣管存類比為熱管道時滯、熱負荷慣性，定義IES氣慣性為: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。

綜上，可定義IES氣熱慣性為:外部供需瞬間變化時，由于緩沖空間存在，系統(tǒng)狀態(tài)變化相對滯后，可在一定時間內(nèi)維持可接受狀態(tài)，因此能夠為外部提供一定時間尺度的功率支撐。相應的，外部供需恢復時，系統(tǒng)狀態(tài)不能立即恢復正常值，可能對系統(tǒng)正常運行產(chǎn)生一定影響。

2 IES氣熱慣性功率支撐模型

基于IES氣熱慣性的基本原理，分別建立IES氣熱慣性功率支撐模型。

2.1 氣慣性功率支撐模型

基于天然氣管道動態(tài)特性，建立氣慣性應對系統(tǒng)功率缺額的出力模型。

2.1.1 天然氣管道動態(tài)模型

基于天然氣流的連續(xù)性方程和動量方程，建立天然氣管道動態(tài)模型。

已知天然氣管道動態(tài)傳輸過程可表征為［37］:

式中:ρ、v、P分別為天然氣的密度、流速、壓強；λ、D、θ分別為管道的摩擦系數(shù)、內(nèi)徑、管道與水平面的傾角；g為重力加速度；x和t分別為空間變量和時間變量。

定義f為管道流量，則滿足如下關(guān)系:

式中:RM為氣體常數(shù)與摩爾質(zhì)量的商；T為天然氣溫度；A為管道橫截面積。

考慮到v2微分項對管道壓降影響很小，該項可忽略不計，同時認為管道與水平面傾角θ為零，并假設(shè)管道橫截面積A恒定，天然氣溫度T保持不變。結(jié)合式（1）和式（2）簡化得到天然氣管道動態(tài)模型:

2.1.2 天然氣管道末端壓強響應模型

基于有限元近似的思想，利用式（4）簡化上文建立的天然氣動態(tài)模型。

式中:fout(t)和fin(t)分別為t時刻的管道出口流量和進口流量；Pout(t)和Pin(t)分別為t時刻的管道出口壓強和進口壓強；L為管道長度。

假設(shè)氣源采用恒壓力控制模式，將式（4）代入天然氣動態(tài)模型式（3）得到:

將式（5）對時間t求導后代入式（6），整理可得表征天然氣末端壓強響應過程的二階方程:

假設(shè)t1時刻負荷需求瞬時增加，fout瞬時從正常值f1上升到較高值f2，其過程由式（8）表示。

式中:ξ(t)為階躍函數(shù)；δ(t)為沖激函數(shù)。

由上式可知，天然氣管道末端壓強響應為階躍響應和沖激響應的線性疊加結(jié)果，利用拉普拉斯變換求解得知，末端壓強將按負指數(shù)曲線下降。

2.1.3 氣慣性應對系統(tǒng)功率缺額出力模型

考慮天然氣系統(tǒng)運行約束，構(gòu)建氣慣性備用應對系統(tǒng)功率缺額出力模型。

而實際運行中，天然氣管道末端壓強不得超過其運行上、下限。

式中:Pout，max和Pout，min分別為天然氣管道末端壓強運行上、下限。

一方面，為避免系統(tǒng)功率缺額情況下，天然氣管道末端壓強不斷降低至運行下限，有必要設(shè)置最長連續(xù)運行時間的約束。假設(shè)t2，max時刻Pout(t)降低至運行下限Pout，min，則有:

氣慣性功率支撐最長連續(xù)運行時間OGmax為:

假設(shè)t2時刻氣管存停止為系統(tǒng)填補功率缺額，末端壓強逐漸恢復至正常值，則t2需滿足:

另一方面，考慮到天然氣管道末端壓強恢復到正常狀態(tài)需要一定時間，有必要設(shè)置最短恢復間隔時間的約束。假設(shè)t3，min時刻Pout(t)恢復至運行正常值Pout，0，則有:

氣慣性功率支撐最短恢復間隔時間IGmin可表示為:

若t3時刻天然氣系統(tǒng)需要繼續(xù)為系統(tǒng)提供功率支撐，fout瞬時從正常值f1上升到較高值f3，則t3需滿足:

則氣慣性功率支撐模型RG(t)如式（16）所示，氣慣性功率支撐模型示意圖如圖2（a）所示。

式中:GM為天然氣熱力值。

圖2 氣熱慣性功率支撐模型Fig.2 Power supply model of gas and thermal inertia

2.2 熱慣性功率支撐模型

基于熱力系統(tǒng)動態(tài)特性，建立熱慣性應對系統(tǒng)功率缺額出力模型。

2.2.1 熱力系統(tǒng)動態(tài)模型

綜合考慮熱力系統(tǒng)熱時滯、熱損耗、熱慣性特性，建立熱力系統(tǒng)動態(tài)模型。

假設(shè)熱力系統(tǒng)采用質(zhì)調(diào)節(jié)模式［38］，t時刻熱源處供應熱功率為Hin，t，由于供熱管網(wǎng)傳輸距離較長，水作為熱媒比熱容很大，因此熱源與用戶間存在熱時滯［39］。熱負荷建筑物m對應傳輸管道為n管道，其熱時滯τn如式（17）所示，t時刻從熱源流入熱網(wǎng)的熱水熱能將在t+τn時刻流出熱網(wǎng)供給負荷。

式中:ln為管道n總長度；vn為管道n中熱水流速。

此外，熱傳輸過程中存在熱損耗功率Hloss，n:

綜合考慮供熱管道熱時滯、熱損耗特性可得到t+τn時刻流出熱網(wǎng)的熱功率為:

考慮建筑物本身熱損耗及熱慣性，熱負荷建筑m的溫度動態(tài)變化可表示為:

式中:Δt為間隔時間；Tm，t和Tm，t+Δt分別為熱負荷建筑m在t時刻和t+Δt時刻的室內(nèi)溫度；Tout，t為t時刻室外溫度；Hm，t為t時刻熱網(wǎng)絡(luò)給負荷m的供熱功率；Lm，t為熱損耗功率；CA為室內(nèi)空氣比熱容；MA為室內(nèi)空氣質(zhì)量；εloss為建筑散熱系數(shù)。

綜上，式（17）至式（20）共同構(gòu)成簡化后的熱力系統(tǒng)動態(tài)模型。

2.2.2 熱負荷建筑室內(nèi)溫度響應模型

基于時頻域變換，求解熱負荷建筑室內(nèi)溫度響應模型。

假設(shè)一定時間內(nèi)室外溫度Tout不變，式（20）可簡化得到表征熱負荷建筑室內(nèi)溫度響應過程的一階方程:

式中:Tm(t)為熱負荷建筑m在t時刻的室內(nèi)溫度；Hm(t)為t時刻熱網(wǎng)絡(luò)給負荷m的供熱功率。

假設(shè)t8時刻熱網(wǎng)絡(luò)給熱負荷建筑m供熱功率瞬時減少，從正常值Hm，1下降到較低值Hm，2，其過程可由式（22）表示。

由上式可知，熱負荷建筑室內(nèi)溫度響應為一階階躍響應結(jié)果，利用拉普拉斯變換求解得知，室內(nèi)溫度將按負指數(shù)曲線下降。

2.2.3 熱慣性應對系統(tǒng)功率缺額出力模型

考慮熱力系統(tǒng)運行約束，構(gòu)建熱慣性應對系統(tǒng)功率缺額出力模型。

實際情況下，熱負荷建筑室內(nèi)溫度需要維持在舒適度區(qū)間內(nèi)，如式（23）所示。

一方面，為避免系統(tǒng)功率缺額情況下，熱負荷建筑室內(nèi)溫度不斷降低至舒適度區(qū)間下限，有必要設(shè)置最長連續(xù)運行時間的約束。假設(shè)t9，max時刻Tm(t)降低至舒適度區(qū)間下限Tm，min，則有:

假設(shè)t9時刻熱負荷停止為系統(tǒng)填補功率缺額，室內(nèi)溫度逐漸恢復至正常值，則t9需滿足:

另一方面，考慮到熱負荷建筑室內(nèi)溫度恢復到正常狀態(tài)需要一定時間，有必要設(shè)置最短恢復間隔時間的約束。假設(shè)t10，min時刻Tm(t)恢復至運行正常值Tm，0，則有:

若t10時刻熱負荷建筑需要繼續(xù)為系統(tǒng)提供功率支撐，熱網(wǎng)絡(luò)給熱負荷建筑m供熱功率從正常值Hm，1下降到較低值Hm，3，則t10需滿足:

考慮到傳輸管道熱時滯特性，存在以下約束:

繼而得到熱慣性功率支撐模型RH(t)如下:

式中:z為園區(qū)IES熱負荷建筑總數(shù)目。

熱慣性功率支撐模型示意圖如圖2（b）所示。綜上所述，IES氣熱慣性具備功率支撐能力，可為系統(tǒng)提供一定時間尺度、一定大小范圍、一定恢復時間的功率支撐。

3 考慮氣熱慣性的IES備用配置模型

考慮到IES氣熱慣性功率支撐能力，氣熱慣性備用可作為柔性備用形式參與系統(tǒng)備用配置。因此，本章將搭建綜合考慮氣熱慣性備用、傳統(tǒng)發(fā)電側(cè)及需求側(cè)備用的多備用形式配置方案。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文研究的某園區(qū)級IES結(jié)構(gòu)見附錄A圖A 1。系統(tǒng)具有電力和天然氣2種能源輸入，電負荷由外部電網(wǎng)、光伏、熱電聯(lián)產(chǎn)（combined heat and power，CHP）機組共同供應，熱負荷由電鍋爐、CHP機組共同供應。

該園區(qū)級IES能源集線器輸入輸出模型如下:

3.2 目標函數(shù)

綜合考慮氣熱慣性備用、發(fā)電側(cè)備用、需求側(cè)備用，構(gòu)建園區(qū)IES備用模型，在保證可靠性的前提下，以日前調(diào)度周期內(nèi)（本文以1日為一個完整調(diào)度周期，等分為24個時段）系統(tǒng)運行總成本C(k)最低為目標函數(shù)，其中k表示時段數(shù)。

3.3 約束條件

根據(jù)IES中各備用參與者的實際運行情況，各約束條件分別描述如下。

1）功率平衡約束

2）備用配置可靠性約束

3）外部電網(wǎng)輸入及爬坡約束

4）外部氣網(wǎng)輸入及爬坡約束

考慮到IES氣熱慣性功率支撐具有一定時間尺度、一定大小范圍、一定恢復時間的特點，對氣熱慣性備用約束進行合理簡化。第一，以最大備用支撐功率對應的最長連續(xù)運行時間，作為所有情況下的最長連續(xù)運行時間，以保證任何情況下系統(tǒng)參數(shù)不越限；第二，考慮到最短恢復間隔時間一般不得小于最長連續(xù)運行時間，將慣性備用最長連續(xù)運行時間、最短恢復間隔時間的雙約束轉(zhuǎn)為更為靈活的一段時間內(nèi)最長備用投入時間約束。

7）氣可投備用、爬坡及時間約束

4 算例分析

本文在MATLAB/Simulink中搭建IES模型進行仿真分析，驗證氣熱慣性功率支撐模型的合理性。接著，以某園區(qū)級IES為研究對象，驗證考慮氣熱慣性備用配置方案的合理性。通過對比不同備用配置方案結(jié)果，分析各備用形式特點，得出氣熱慣性備用的優(yōu)勢與不足。

4.1 氣熱慣性功率支撐模型驗證

為驗證系統(tǒng)發(fā)生功率缺額時氣熱慣性能夠為系統(tǒng)提供功率支撐，本節(jié)搭建包含電氣熱多能源形式的IES仿真模型，相應拓撲圖見附錄A圖A 2，得到相關(guān)仿真結(jié)果如圖3所示。

圖3 氣熱慣性功率支撐算例結(jié)果Fig.3 Case results of power support of gas and thermal inertia

由圖3（a）可知，天然氣管道末端流量、末端壓強仿真結(jié)果與圖2（a）一致:負荷增加需求功率時，氣管末端流量瞬時增加，氣傳輸管道釋放管存，末端壓強呈負指數(shù)下降；負荷減少需求功率時，氣管末端流量瞬時減少，氣傳輸管道存儲管存，末端壓強呈負指數(shù)上升。

由圖3（b）可知，熱網(wǎng)輸出功率、熱負荷室內(nèi)溫度仿真結(jié)果與圖2（b）一致:熱源減少供給功率時，熱負荷犧牲運行舒適度，室內(nèi)溫度呈負指數(shù)下降；熱源增加供給功率時，熱負荷恢復運行舒適度，室內(nèi)溫度呈負指數(shù)上升。

仿真結(jié)果驗證了本節(jié)所提氣熱慣性功率支撐模型的合理性，外部供需瞬間變化時，可利用氣熱慣性為系統(tǒng)提供一定時間尺度、一定大小范圍、一定恢復時間的功率支撐。在此基礎(chǔ)上，可將氣熱慣性作為新備用形式參與下節(jié)的IES備用配置，但有必要充分考慮氣熱慣性備用相關(guān)約束以保證研究結(jié)果的準確性和合理性。

4.2 考慮氣熱慣性備用的配置結(jié)果分析

本文在MATLAB 2020a環(huán)境下運行YALMIP工具箱，利用Intlinprog函數(shù)求解上述混合整數(shù)線性規(guī)劃問題。為了驗證本文所提考慮氣熱慣性的IES備用配置方案的合理性，將其應用于某園區(qū)級IES，光伏及電熱負荷的日前預測數(shù)據(jù)見附錄A圖A 3［5］，各備用類型出力及爬坡率參數(shù)見附錄A表A 1［40-41］，購電及購買發(fā)電側(cè)備用采取分時價格見附錄A表A 2［40，42］，購氣及購買氣慣性備用采取固定價格見附錄A表A 3［41］，購買熱慣性備用及需求側(cè)備用采取階梯價格見附錄A表A 4［41］。此外，該IES中不確定性因素包括光伏出力預測不確定性和電熱負荷預測不確定性，兩者預測誤差均近似服從正態(tài)分布［40］，產(chǎn)生一組光伏出力預測和電熱負荷預測誤差數(shù)據(jù)見附錄A圖A 4。

基于本文所提備用配置方案，結(jié)合算例數(shù)據(jù)和實際場景，得到考慮氣熱慣性的園區(qū)IES備用配置結(jié)果。其中，外部電氣網(wǎng)輸入、各備用出力情況如圖4所示。

圖4 考慮氣熱慣性的IES備用配置結(jié)果Fig.4 Results of r eserve allocation in IES considering gas and thermal inertia

如圖4（a）所示，為保障IES運行經(jīng)濟性與可靠性，外部電氣網(wǎng)協(xié)調(diào)出力供應熱電負荷，通過電能分配系數(shù)的合理選擇實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化運行。如圖4（b）所示，以16:00為例，氣慣性備用出力為300 kW，熱慣性備用出力為200 kW，發(fā)電側(cè)備用出力為100 k W，需求側(cè)備用出力為77.25 k W，系統(tǒng)運行不確定性功率缺額為677.25 k W，可見本文提出的備用配置方案集合了多種備用形式，能夠靈活應對系統(tǒng)運行不確定性造成的功率缺額。一方面，系統(tǒng)備用配置手段更加多樣，突破傳統(tǒng)備用形式桎梏，提高了IES備用配置及系統(tǒng)運行的靈活性；另一方面，氣熱系統(tǒng)慣性特征得到充分利用，體現(xiàn)出IES本身的運行優(yōu)勢。

同時，配置結(jié)果體現(xiàn)了氣熱慣性的本質(zhì)局限性:氣熱慣性備用不能過長時間連續(xù)投入，并且需要一定的恢復間隔時間。

以氣慣性備用為例，如圖4（b）中07:00—12:00所示，氣慣性分別在07:00—08:00、10:00投入備用，其余時間無法投入備用，原因是為保障天然氣管存及壓強不超過上下限要求，配置備用時約束每6 h中氣慣性備用最多出力3 h。

以熱慣性備用為例，如圖4（b）中06:00—15:00所示，熱慣性分別在06:00—07:00、09:00、13:00—14:00投入備用，其余時間無法投入備用，原因是為保障熱負荷側(cè)始終運行在舒適度區(qū)間，配置備用時約束每10 h中熱慣性備用最多出力5 h。

兩者時間差異是由于氣慣性備用時間尺度較小［43］，恢復時間短，而熱慣性備用時間尺度較大，恢復時間長。

4.3 不同配置方案及不同備用形式對比

對比同時考慮氣熱慣性備用和需求響應備用、僅考慮需求響應備用、不考慮氣熱慣性備用和需求響應備用3種備用配置方案，各方案下IES備用配置結(jié)果見附錄A圖A 5，系統(tǒng)備用總成本如圖5所示。以20:00為例，同時考慮氣熱慣性備用和需求響應備用時，系統(tǒng)備用成本僅為33.26元/h；僅考慮需求響應備用時，系統(tǒng)備用成本為67.48元/h；而不考慮氣熱慣性備用和需求響應備用時，系統(tǒng)備用成本達到83.48元/h。對比可知，在考慮需求響應備用能夠提高系統(tǒng)備用配置經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上，考慮氣熱慣性可以進一步提高系統(tǒng)經(jīng)濟性。

針對以上備用配置結(jié)果，對比氣慣性備用、熱慣性備用、發(fā)電側(cè)備用、需求側(cè)備用的備用機理及備用類型如表1所示。其中，利用緩沖空間、需要恢復時間的備用形式可視為柔性備用，不存在緩沖空間、即用即停的備用形式可視為直接備用。

圖5 各備用配置方案成本Fig.5 Costs of different reserve allocation schemes

表1 各備用形式特征對比Table 1 Compar ison of char acteristics among differ ent reser ve for ms

對比氣熱慣性備用與發(fā)電側(cè)備用，氣熱慣性備用具有快速響應能力，能夠在短時間內(nèi)實現(xiàn)功率支撐；同時，氣熱慣性備用不需要單獨配置，不造成資源閑置浪費。對比氣熱慣性備用與需求側(cè)備用可知，由于存在緩沖空間，氣熱慣性備用不需要直接中斷負荷，只需犧牲負荷舒適度，對用戶側(cè)影響更小。但氣熱慣性備用局限之處為恢復間隔時間的存在，可能對系統(tǒng)運行產(chǎn)生一定影響。

5 結(jié)語

本文計及IES氣熱慢動態(tài)特征蘊含的豐富靈活性，進行IES氣熱慣性定義與建模，提出考慮氣熱慣性的備用配置方案，并分析氣熱慣性備用作為柔性備用形式的優(yōu)勢與不足。算例結(jié)果驗證了所提模型與方案的合理性，得出以下結(jié)論:①IES氣熱慣性具備功率支撐能力，可提供一定時間尺度、一定大小范圍、一定恢復時間的功率支撐；②考慮氣熱慣性備用突破了傳統(tǒng)備用形式桎梏，使得IES備用配置手段更加多樣化，提高了IES協(xié)調(diào)運行的靈活性；③在充分利用氣熱慣性的基礎(chǔ)上，綜合多種備用形式能夠有效提高系統(tǒng)備用配置的經(jīng)濟性，體現(xiàn)出IES自身運行優(yōu)勢；④作為柔性備用，氣熱慣性備用響應快速、無須閑置、用戶影響小，但需要一定恢復間隔時間。

本文所提備用配置方案為目前IES協(xié)調(diào)優(yōu)化提供了新思路。下一階段將考慮系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)約束，針對氣熱慣性備用特征進一步精細化建模，采用經(jīng)濟性更優(yōu)的隨機優(yōu)化方法，從而完善當前相對保守的IES備用配置方案，以進一步應用于實際復雜系統(tǒng)。

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