本书面向多能耦合发展的新趋势，通过对电网和天然气管网中异质能流的特性分析，研究了电网和天然气管网之间的相互作用机理和故障传播特性。本书综合绿色、低碳、经济、市场博弈等目标场景，建立了电-气互联系统（IEGS)中跨区域电-气耦合网络和电-气耦合能源中心两个主体的运行优化调度模型，并提出阻尼逐次线性化法、SAP-ADMM等加速算法 提高模型求解效率。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 电-气互联系统的基本内涵 1
1.1.1 电-气耦合网络 2
1.1.2 电-气耦合能源中心 3
1.2 电转气技术研究进展 4
1.3 天然气管网建模研究进展 6
1.4 电-气耦合网络建模及运行优化研究进展 8
1.4.1 潮流模型求解及相互作用分析方法研究进展 8
1.4.2 故障传播影响分析方法研究进展 9
1.4.3 运行优化方法研究进展 10
1.5 电-气耦合能源中心建模及运行优化研究进展 14
1.5.1 多能流耦合的建模方法 14
1.5.2 能源中心多能流的优化调控 15
1.6 本章小结 16
参考文献 16
第2章 电-气賴合网络的统一潮流模型及相互作用机理 18
2.1 电-气耦合网络的统一潮流模型 18
2.1.1 电-气耦合元件模型 18
2.1.2 电网潮流模型 19
2.1.3 天然气管网潮流模型 20
2.1.4 统一潮流模型 23
2.2 基于牛顿下山法的统一潮流模型求解 23
2.2.1 牛顿下山法的基本思想 23
2.2.2 统一潮流模型求解流程 24
2.3 统一潮流灵敏度矩阵及相互作用机理分析指标 26
2.3.1 灵敏度分析方法 26
2.3.2 统一潮流灵敏度矩阵 26
2.3.3 相互作用机理分析指标 27
2.4 算例分析 28
2.4.1 燃气轮机耦合作用下的影响机理分析 28
2.4.2 P2G设备耦合作用下的影响机理分析 31
2.4.3 牛顿下山法的计算效果分析 31
2.5 本章小结 32
参考文献 33
第3章 电-气賴合网络相依特性模型与故障评估方法 34
3.1 电-气耦合网络的相依特性模型 34
3.1.1 电-气耦合网络的耦合结构 34
3.1.2 电-气耦合网络的相依特性 35
3.2 电-气耦合网络连锁故障评估模型 36
3.2.1 连锁故障影响评估指标 36
3.2.2 电-气耦合网络连锁故障影响评估流程 37
3.2.3 电-气耦合网络连锁故障模型 39
3.3 算例分析 43
3.3.1 天然气管网故障对电网的影响 43
3.3.2 电网故障对天然气管网的影响 45
3.3.3 传输功率占比对故障传播的影响 46
3.3.4 设置储气装置的效果分析 47
3.4 本章小结 48
参考文献 49
第4章 基于阻尼逐次线性化法的电-气耦合网络经济优化调度 50
4.1 电-气耦合网络调度架构及功率平衡特性 50
4.1.1 经济调度基本框架 50
4.1.2 电-气能量流调度的功率平衡特性 51
4.2 电-气耦合网络日前经济优化调度模型 52
4.2.1 目标函数 52
4.2.2 约束条件 54
4.2.3 调度模型的紧凑形式 56
4.3 基于阻尼逐次线性化法的调度模型求解 56
4.3.1 逐次线性化模型 57
4.3.2 步长阻尼因子：一维最优搜索 57
4.3.3 基于阻尼逐次线性化法的模型求解流程 58
4.3.4 阻尼逐次线性化法与增量线性化法的模型对比 58
4.4 算例分析 60
4.4.1 天然气管网运行特性对调度结果的影响 60
4.4.2 阻尼逐次线性化法的计算效果分析 64
4.5 本章小结 67
参考文献 68
第5章 基于碳交易机制的电-气耦合网络低碳经济优化调度 69
5.1 碳捕集电厂与P2G设备协同运行 69
5.1.1 碳捕集与P2G协同碳利用框架 69
5.1.2 碳捕集与P2G的能耗与成本 70
5.2 双向阶梯式碳交易机制 72
5.2.1 初始碳排放权配额模型 72
5.2.2 双向奖惩阶梯式碳交易模型 72
5.3 电-气耦合网络低碳经济优化调度模型 74
5.3.1 目标函数 74
5.3.2 约束条件 75
5.3.3 模型的线性化处理 77
5.4 算例分析 77
5.4.1 不同场景下低碳经济调度结果分析 79
5.4.2 碳交易价格影响分析 81
5.4.3 储碳设备容量影响分析 82
5.5 本章小结 83
参考文献 83
第6章 基于低碳激励的电-气耦合网络风电消纳优化调度 85
6.1 P2G参与碳交易市场的激励机制及综合碳排放成本模型 85
6.2 低碳经济与风电消纳协同优化调度模型 86
6.2.1 目标函数 86
6.2.2 约束条件 87
6.2.3 模型求解 90
6.3 算例分析 90
6.3.1 管存特性对P2G设备风电消纳影响 90
6.3.2 碳交易激励对P2G设备运行及系统调度的影响 93
6.3.3 弃风罚系数的两目标协同特征分析 94
6.4 本章小结 95
参考文献 95
第7章 基于高比例风电消纳的电-气絹合网络分布式协同优化调度 96
7.1 基于区间估计的风电并网不确定性模型 96
7.1.1 风电并网功率比例因子 96
7.1.2 基于区间估计的风电并网功率极限误差场景 98
7.2 P2G提升风电消纳能力的技术特性及影响因素机理分析 99
7.2.1 P2G技术特性及机理分析前提假设 99
7.2.2 P2G提升风电消纳能力影响因素分析 100
7.3 高比例风电的电-气耦合网络优化调度模型 102
7.3.1 目标函数 103
7.3.2 电网运行约束 104
7.3.3 天然气管网运行约束 105
7.3.4 电网-天然气管网耦合设备约束 106
7.4 基于SAP-ADMM的调度模型分布式求解 106
7.4.1 ADMM的基本思想 106
7.4.2 SAP-ADMM：分阶梯加速罚因子策略的引入 107
7.4.3 SAP-ADMM应用于调度模型分布式求解流程 108
7.5 算例分析 110
7.5.1 分布式协同优化调度结果分析 111
7.5.2 天然气管网的风电不确定响应特性分析 113
7.5.3 P2G设备的风电消纳能力分析 116
7.5.4 SAP-ADMM性能分析 117
7.6 本章小结 119
参考文献 119
第8章 电-气耦合能源中心通用线性化模型与源-荷互动优化调度 121
8.1 基于Energy Hub的电-气稱合能源中心通用线性化模型 121
8.1.1 通用线性化模型：仅含能源转换设备 123
8.1.2 通用线性化模型：含新能源设备和储能设备的模型修正 124
8.2 价格调控下能源负荷的时-空互动特性模型 125
8.2.1 基于价格弹性的弹性负荷需求模型 126
8.2.2 基于离散选择模型的可替代能源负荷需求模型 127
8.3 基于源-荷互动的电-气耦合能源中心优化调度模型 128
8.3.1 目标函数 128
8.3.2 约束条件 129
8.3.3 广义需求模型 132
8.4 基于广义Benders算法的模型求解 132
8.4.1 模型的Benders分解格式 132
8.4.2 基于广义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-荷互动下的优化调度结果分析 138
8.5.3 荷端不同互动特性对优化结果的影响 141
8.6 本章小结 142
参考文献 143
第9章 电-气互联系统协同运行的利益博弈及其市场均衡分析 144
9.1 电-气互联系统协同运行的利益博弈框架 144
9.1.1 上下级能流等值分解 145
9.1.2 同级能流互济 145
9.1.3 同级耦合能流定价博弈 145
9.2 基于分解协同和松弛能流的IEGS协同优化 146
9.2.1 分解框架下EGC-EC的上传能流量 146
9.2.2 同级耦合的松弛能流定义 146
9.2.3 协同优化调度模型及策略流程 147
9.3 同级耦合能流定价博弈下IEGS市场均衡分析 151
9.3.1 Nash 均衡与Nikaido-Isoda函数 151
9.3.2 定价博弈下的IEGS市场均衡解 151
9.4 算例分析 153
9.4.1 市场均衡态分析 154
9.4.2 恒定气价与市场均衡态的效益对比 156
9.4.3 碳交易价格对市场均衡态的影响 158
9.5 本章小结 159
参考文献 159
附录A 160
A.1 10节点天然气管网参数 160
A.2 20节点天然气管网参数 160
A.3 90节点天然气管网参数 161
附录B 165
B.1 第4章 算例参 数 165
B.2 第7章 算例参数 167
B.3 第8章 算例参数 169
B.4 第9章 算例参数 169
附录C 171
彩图
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