本書面向多能耦合發展的新趨勢，通過對電網和天然氣管網中異質能流的特性分析，研究了電網和天然氣管網之間的相互作用機理和故障傳播特性。本書綜合綠色、低碳、經濟、市場博弈等目標場景，建立了電-氣互聯系統（IEGS)中跨區域電-氣耦合網絡和電-氣耦合能源中心兩個主體的運行優化調度模型，并提出阻尼逐次線性化法、SAP-ADMM等加速算法 提高模型求解效率。
1991-1995，華南理工大學電力系電力系統及其自動化專業，學士；
1999-2004，華南理工大學電力系電力系統及其自動化專業，博士；
2011-2012年在英國杜倫大學工程學院訪問學者。1995.7-今，華南理工大學電力學院。發表論文300多篇，其中SCI收錄60余篇，EI收錄200多篇。出版中文專著、教材、英文專著、譯著共13本。授權發明專利62項。華南理工大學智慧能源技術研究中心主任
中國電機工程學會城市供電與可靠性專委會委員
中國電機工程學會分布式發電及智能配電專委會委員
中國電機工程學會華南理工大學會員中心秘書長
中國電動汽車充電技術與產業聯盟專家成員
全國高校人工智能與大數據創新聯盟會員
廣東省電機工程學會副理事長
海南省電網理化分析重點實驗室學術委員會委員
IEEE高級會員
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 電-氣互聯系統的基本內涵 1
1.1.1 電-氣耦合網絡 2
1.1.2 電-氣耦合能源中心 3
1.2 電轉氣技術研究進展 4
1.3 天然氣管網建模研究進展 6
1.4 電-氣耦合網絡建模及運行優化研究進展 8
1.4.1 潮流模型求解及相互作用分析方法研究進展 8
1.4.2 故障傳播影響分析方法研究進展 9
1.4.3 運行優化方法研究進展 10
1.5 電-氣耦合能源中心建模及運行優化研究進展 14
1.5.1 多能流耦合的建模方法 14
1.5.2 能源中心多能流的優化調控 15
1.6 本章小結 16
參考文獻 16
第2章 電-氣賴合網絡的統一潮流模型及相互作用機理 18
2.1 電-氣耦合網絡的統一潮流模型 18
2.1.1 電-氣耦合元件模型 18
2.1.2 電網潮流模型 19
2.1.3 天然氣管網潮流模型 20
2.1.4 統一潮流模型 23
2.2 基于牛頓下山法的統一潮流模型求解 23
2.2.1 牛頓下山法的基本思想 23
2.2.2 統一潮流模型求解流程 24
2.3 統一潮流靈敏度矩陣及相互作用機理分析指標 26
2.3.1 靈敏度分析方法 26
2.3.2 統一潮流靈敏度矩陣 26
2.3.3 相互作用機理分析指標 27
2.4 算例分析 28
2.4.1 燃氣輪機耦合作用下的影響機理分析 28
2.4.2 P2G設備耦合作用下的影響機理分析 31
2.4.3 牛頓下山法的計算效果分析 31
2.5 本章小結 32
參考文獻 33
第3章 電-氣賴合網絡相依特性模型與故障評估方法 34
3.1 電-氣耦合網絡的相依特性模型 34
3.1.1 電-氣耦合網絡的耦合結構 34
3.1.2 電-氣耦合網絡的相依特性 35
3.2 電-氣耦合網絡連鎖故障評估模型 36
3.2.1 連鎖故障影響評估指標 36
3.2.2 電-氣耦合網絡連鎖故障影響評估流程 37
3.2.3 電-氣耦合網絡連鎖故障模型 39
3.3 算例分析 43
3.3.1 天然氣管網故障對電網的影響 43
3.3.2 電網故障對天然氣管網的影響 45
3.3.3 傳輸功率占比對故障傳播的影響 46
3.3.4 設置儲氣裝置的效果分析 47
3.4 本章小結 48
參考文獻 49
第4章 基于阻尼逐次線性化法的電-氣耦合網絡經濟優化調度 50
4.1 電-氣耦合網絡調度架構及功率平衡特性 50
4.1.1 經濟調度基本框架 50
4.1.2 電-氣能量流調度的功率平衡特性 51
4.2 電-氣耦合網絡日前經濟優化調度模型 52
4.2.1 目標函數 52
4.2.2 約束條件 54
4.2.3 調度模型的緊湊形式 56
4.3 基于阻尼逐次線性化法的調度模型求解 56
4.3.1 逐次線性化模型 57
4.3.2 步長阻尼因子：一維最優搜索 57
4.3.3 基于阻尼逐次線性化法的模型求解流程 58
4.3.4 阻尼逐次線性化法與增量線性化法的模型對比 58
4.4 算例分析 60
4.4.1 天然氣管網運行特性對調度結果的影響 60
4.4.2 阻尼逐次線性化法的計算效果分析 64
4.5 本章小結 67
參考文獻 68
第5章 基于碳交易機制的電-氣耦合網絡低碳經濟優化調度 69
5.1 碳捕集電廠與P2G設備協同運行 69
5.1.1 碳捕集與P2G協同碳利用框架 69
5.1.2 碳捕集與P2G的能耗與成本 70
5.2 雙向階梯式碳交易機制 72
5.2.1 初始碳排放權配額模型 72
5.2.2 雙向獎懲階梯式碳交易模型 72
5.3 電-氣耦合網絡低碳經濟優化調度模型 74
5.3.1 目標函數 74
5.3.2 約束條件 75
5.3.3 模型的線性化處理 77
5.4 算例分析 77
5.4.1 不同場景下低碳經濟調度結果分析 79
5.4.2 碳交易價格影響分析 81
5.4.3 儲碳設備容量影響分析 82
5.5 本章小結 83
參考文獻 83
第6章 基于低碳激勵的電-氣耦合網絡風電消納優化調度 85
6.1 P2G參與碳交易市場的激勵機制及綜合碳排放成本模型 85
6.2 低碳經濟與風電消納協同優化調度模型 86
6.2.1 目標函數 86
6.2.2 約束條件 87
6.2.3 模型求解 90
6.3 算例分析 90
6.3.1 管存特性對P2G設備風電消納影響 90
6.3.2 碳交易激勵對P2G設備運行及系統調度的影響 93
6.3.3 棄風罰系數的兩目標協同特征分析 94
6.4 本章小結 95
參考文獻 95
第7章 基于高比例風電消納的電-氣絹合網絡分布式協同優化調度 96
7.1 基于區間估計的風電并網不確定性模型 96
7.1.1 風電并網功率比例因子 96
7.1.2 基于區間估計的風電并網功率極限誤差場景 98
7.2 P2G提升風電消納能力的技術特性及影響因素機理分析 99
7.2.1 P2G技術特性及機理分析前提假設 99
7.2.2 P2G提升風電消納能力影響因素分析 100
7.3 高比例風電的電-氣耦合網絡優化調度模型 102
7.3.1 目標函數 103
7.3.2 電網運行約束 104
7.3.3 天然氣管網運行約束 105
7.3.4 電網-天然氣管網耦合設備約束 106
7.4 基于SAP-ADMM的調度模型分布式求解 106
7.4.1 ADMM的基本思想 106
7.4.2 SAP-ADMM：分階梯加速罰因子策略的引入 107
7.4.3 SAP-ADMM應用于調度模型分布式求解流程 108
7.5 算例分析 110
7.5.1 分布式協同優化調度結果分析 111
7.5.2 天然氣管網的風電不確定響應特性分析 113
7.5.3 P2G設備的風電消納能力分析 116
7.5.4 SAP-ADMM性能分析 117
7.6 本章小結 119
參考文獻 119
第8章 電-氣耦合能源中心通用線性化模型與源-荷互動優化調度 121
8.1 基于Energy Hub的電-氣稱合能源中心通用線性化模型 121
8.1.1 通用線性化模型：僅含能源轉換設備 123
8.1.2 通用線性化模型：含新能源設備和儲能設備的模型修正 124
8.2 價格調控下能源負荷的時-空互動特性模型 125
8.2.1 基于價格彈性的彈性負荷需求模型 126
8.2.2 基于離散選擇模型的可替代能源負荷需求模型 127
8.3 基于源-荷互動的電-氣耦合能源中心優化調度模型 128
8.3.1 目標函數 128
8.3.2 約束條件 129
8.3.3 廣義需求模型 132
8.4 基于廣義Benders算法的模型求解 132
8.4.1 模型的Benders分解格式 132
8.4.2 基于廣義Benders算法的模型求解流程 133
8.5 算例分析 134
8.5.1 建模方法示例 135
8.5.2 源-荷互動下的優化調度結果分析 138
8.5.3 荷端不同互動特性對優化結果的影響 141
8.6 本章小結 142
參考文獻 143
第9章 電-氣互聯系統協同運行的利益博弈及其市場均衡分析 144
9.1 電-氣互聯系統協同運行的利益博弈框架 144
9.1.1 上下級能流等值分解 145
9.1.2 同級能流互濟 145
9.1.3 同級耦合能流定價博弈 145
9.2 基于分解協同和松弛能流的IEGS協同優化 146
9.2.1 分解框架下EGC-EC的上傳能流量 146
9.2.2 同級耦合的松弛能流定義 146
9.2.3 協同優化調度模型及策略流程 147
9.3 同級耦合能流定價博弈下IEGS市場均衡分析 151
9.3.1 Nash 均衡與Nikaido-Isoda函數 151
9.3.2 定價博弈下的IEGS市場均衡解 151
9.4 算例分析 153
9.4.1 市場均衡態分析 154
9.4.2 恒定氣價與市場均衡態的效益對比 156
9.4.3 碳交易價格對市場均衡態的影響 158
9.5 本章小結 159
參考文獻 159
附錄A 160
A.1 10節點天然氣管網參數 160
A.2 20節點天然氣管網參數 160
A.3 90節點天然氣管網參數 161
附錄B 165
B.1 第4章 算例參 數 165
B.2 第7章 算例參數 167
B.3 第8章 算例參數 169
B.4 第9章 算例參數 169
附錄C 171
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