台风灾害下含移动氢能存储的电-气综合能源系统负荷恢复策略

谢应彪; 侯慧; 唐俊一; 颜玉林; 张籍; 谢长君

doi:10.7500/AEPS20240531003

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台风灾害下含移动氢能存储的电-气综合能源系统负荷恢复策略

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 台风灾害下含移动氢能存储的电-气综合能源系统负荷恢复策略
- Load Restoration Strategy for Integrated Electricity-Gas Energy System with Mobile Hydrogen Energy Storage Under Typhoon Disasters
- 电力系统自动化 2025年49卷第6期页码：134-143
- 作者机构：
  
  1.武汉理工大学自动化学院，湖北省武汉市 430070
  2.国网湖北省电力有限公司经济技术研究院，湖北省武汉市 430077
- 作者简介：
  
  谢应彪(2000—)，男，硕士研究生，主要研究方向：弹性配电网。E-mail：xyingbiao@126.com
  侯慧(1981—)，女，通信作者，博士，副教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统风险评估、能源互联网等。E-mail：husthou@126.com
  唐俊一(1997—)，男，硕士研究生，主要研究方向：弹性配电网。E-mail：tangjunyi@whut.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52177110)
- DOI：10.7500/AEPS20240531003
  中图分类号：
- 收稿：2024-05-31，
  
  修回：2024-08-31，
  
  网络出版：2024-09-26，
  
  纸质出版：2025-03-25
- 稿件说明：
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谢应彪,侯慧,唐俊一等.台风灾害下含移动氢能存储的电-气综合能源系统负荷恢复策略[J].电力系统自动化,2025,49(6):134-143.

XIE Yingbiao,HOU Hui,TANG Junyi,et al.Load Restoration Strategy for Integrated Electricity-Gas Energy System with Mobile Hydrogen Energy Storage Under Typhoon Disasters[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(6):134-143.
谢应彪,侯慧,唐俊一等.台风灾害下含移动氢能存储的电-气综合能源系统负荷恢复策略[J].电力系统自动化,2025,49(6):134-143. DOI： 10.7500/AEPS20240531003.

XIE Yingbiao,HOU Hui,TANG Junyi,et al.Load Restoration Strategy for Integrated Electricity-Gas Energy System with Mobile Hydrogen Energy Storage Under Typhoon Disasters[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(6):134-143. DOI： 10.7500/AEPS20240531003.

摘要

为减少电-气综合能源系统在台风灾害下的损失，提出一种考虑移动氢能存储的电-气综合能源系统负荷恢复策略。首先，分析氢能公交车、氢能船舶等移动氢能存储对电-气综合能源系统的负荷恢复潜力，并结合时空特性及能量特性，分别建立氢能公交车、氢能船舶应急供电模型。其次，分析配电网与天然气网的耦合特性，以系统运行成本最小为目标建立考虑移动氢能存储的电-气综合能源系统协同恢复模型，并使用增强二阶锥松弛方法处理天然气网运行约束。最后，以中国沿海易受台风侵袭且氢能较为发达的广东省佛山市某区域为算例背景，利用IEEE 33节点配电网和7节点天然气网以及IEEE 123节点配电网和20节点天然气网进行仿真验证。结果表明，引入移动氢能存储参与灾后应急供电能够有效减少失负荷量与总成本，从而提升电-气综合能源系统在台风灾害下的弹性。

Abstract

To reduce the loss of integrated electricity-gas energy system (IEGS) under typhoon disasters

a load restoration strategy for IEGS considering mobile hydrogen energy storage is proposed. Firstly

the load restoration potential of mobile hydrogen energy storage such as hydrogen powered buses and hydrogen powered ships on the IEGS is analyzed. Combining the spatio-temporal and energy characteristics

the emergency power supply models for hydrogen powered buses and hydrogen powered ships are constructed. Secondly

the coupling characteristics between the power distribution network and natural gas network are analyzed. A cooperative restoration model of IEGS considering the mobile hydrogen storage is established with the objective of minimizing system operation costs. The enhanced second-order-cone relaxation method is used to deal with the operation constraints of the natural gas network. Finally

taking a certain area in Foshan City

Guangdong Province of China

which is vulnerable to typhoons and developed in hydrogen energy along the coast of China

as the case background

the simulation is verified on IEEE 33-bus power distribution network and 7-bus natural gas network

as well as IEEE 123-bus power distribution network and 20-bus natural gas network. The results show that introducing the mobile hydrogen energy storage to participate in the post-disaster emergency power supply can effectively reduce the load loss and total costs

thereby enhancing the resilience of IEGS under typhoon disasters.

关键词

Keywords

references

杨修宇，孙健舒，刘玉娇，等 . 气网管存与电转气协调运行提升电-气互联系统灵活性的调度策略［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 1 ）： 236 - 247 .

YANG Xiuyu ， SUN Jianshu ， LIU Yujiao ， et al . Scheduling strategy of coordinated operation of gas network linepack and P2G for flexibility improvement of integrated electricity-gas system ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 1 ）： 236 - 247 .

徐琴，金海翔，边晓燕，等 . 基于混合IGDT的电-气综合能源系统弹性提升灾前规划方法［J］. 电力系统保护与控制， 2023 ， 51 （ 21 ）： 86 - 95 .

XU Qin ， JIN Haixiang ， BIAN Xiaoyan ， et al . Pre-disaster planning method for resilience enhancement of integrated electric-gas energy system based on hybrid IGDT ［J］. Power System Protection and Control ， 2023 ， 51 （ 21 ）： 86 - 95 .

侯慧，谢应彪，甘铭，等 . 冷能梯级利用的港口多能微网双层不确定性经济调度［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 6 ）： 205 - 215 .

HOU Hui ， XIE Yingbiao ， GAN Ming ， et al . Bi-layer uncertainty economic scheduling for port multi-energy microgrid with cascade utilization of cold energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 6 ）： 205 - 215 .

张亚超，丁志龙，谢仕炜，等 . 面向能源互联网的配电网韧性提升研究综述及展望［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 5 ）： 2054 - 2069 .

ZHANG Yachao ， DING Zhilong ， XIE Shiwei ， et al . Review and prospect of power distribution network resilience enhancement for energy Internet ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 5 ）： 2054 - 2069 .

HAO L L ， HU W Y ， WANG C ， et al . Coordinated restoration optimization of power-gas integrated energy system with mobile emergency sources ［J］. Global Energy Interconnection ， 2023 ， 6 （ 2 ）： 205 - 227 .

LIN Y L ， CHEN B ， WANG J H ， et al . A combined repair crew dispatch problem for resilient electric and natural gas system considering reconfiguration and DG islanding ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 4 ）： 2755 - 2767 .

HASANZAD F ， RASTEGAR H . Resilience enhancement of interdependent electricity-natural gas system considering gas storage and power to gas technology ［J］. Journal of Energy Storage ， 2022 ， 56 ： 106025 .

DONG Z H ， ZHANG X ， ZHANG N ， et al . A distributed robust control strategy for electric vehicles to enhance resilience in urban energy systems ［J］. Advances in Applied Energy ， 2023 ， 9 ： 100115 .

杨祺铭，李更丰，别朝红，等 . 台风灾害下基于V2G的城市配电网弹性提升策略［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 12 ）： 130 - 139 .

YANG Qiming ， LI Gengfeng ， BIE Zhaohong ， et al . Vehicle-to-grid based resilience promotion strategy for urban distribution network under typhoon disaster ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 12 ）： 130 - 139 .

刘达夫，钟剑，杨祺铭，等 . 基于V2G与应急通信的配电网信息物理协同快速恢复方法［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 7 ）： 147 - 158 .

LIU Dafu ， ZHONG Jian ， YANG Qiming ， et al . Fast recovery method for distribution network through cyber-physical collaboration based on vehicle to grid and emergency communication ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 7 ）： 147 - 158 .

ZHANG B ， ZHANG L ， TANG W ， et al . A coordinated restoration method of electric buses and network reconfiguration in distribution systems under extreme events ［J/OL］. CSEE Journal of Power and Energy Systems ［ 2024-03-30 ］. https：//ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9465817 https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9465817 .

LI B D ， CHEN Y ， WEI W ， et al . Routing and scheduling of electric buses for resilient restoration of distribution system ［J］. IEEE Transactions on Transportation Electrification ， 2021 ， 7 （ 4 ）： 2414 - 2428 .

TAO Y C ， QIU J ， LAI S Y ， et al . Collaborative planning for electricity distribution network and transportation system considering hydrogen fuel cell vehicles ［J］. IEEE Transactions on Transportation Electrification ， 2020 ， 6 （ 3 ）： 1211 - 1225 .

CAO X Y ， CAO T X ， XU Z B ， et al . Resilience constrained scheduling of mobile emergency resources in electricity-hydrogen distribution network ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2023 ， 14 （ 2 ）： 1269 - 1284 .

ZHAO Y X ， LIN J ， SONG Y H ， et al . A hierarchical strategy for restorative self-healing of hydrogen-penetrated distribution systems considering energy sharing via mobile resources ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2023 ， 38 （ 2 ）： 1388 - 1404 .

DONG Y C ， ZHENG W B ， CAO X Y ， et al . Co-planning of hydrogen-based microgrids and fuel-cell bus operation centers under low-carbon and resilience considerations ［J］. Applied Energy ， 2023 ， 336 ： 120849 .

侯慧，甘铭，吴细秀，等 . 考虑移动氢能存储的港口多能微网两阶段分布鲁棒优化调度［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 8 ）： 3078 - 3093 .

HOU Hui ， GAN Ming ， WU Xixiu ， et al . Two-stage distributionally robust optimal scheduling for port multi-energy microgrid considering mobile hydrogen energy storage ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 8 ）： 3078 - 3093 .

LIU H C ， WANG C ， JU P ， et al . A bi-level coordinated dispatch strategy for enhancing resilience of electricity-gas system considering virtual power plants ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2023 ， 147 ： 108787 .

张亚超，易杨，胡志鹏，等 . 基于分布鲁棒优化的电-气综合能源系统弹性提升策略［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 13 ）： 76 - 84 .

ZHANG Yachao ， YI Yang ， HU Zhipeng ， et al . Resilience enhancement strategy of electricity-gas integrated energy system based on distributionally robust optimization ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 13 ）： 76 - 84 .

WU C T ， WANG T ， ZHOU D Z ， et al . A distributed restoration framework for distribution systems incorporating electric buses ［J］. Applied Energy ， 2023 ， 331 ： 120428 .

LEI S B ， CHEN C ， ZHOU H ， et al . Routing and scheduling of mobile power sources for distribution system resilience enhancement ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 5 ）： 5650 - 5662 .

LIN Y L ， BIE Z H . Tri-level optimal hardening plan for a resilient distribution system considering reconfiguration and DG islanding ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 210 ： 1266 - 1279 .

刘天琪，张琪，何川 . 考虑气电联合需求响应的气电综合能源配网系统协调优化运行［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 5 ）： 1664 - 1677 .

LIU Tianqi ， ZHANG Qi ， HE Chuan . Coordinated optimal operation of electricity and natural gas distribution system considering integrated electricity-gas demand response ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 5 ）： 1664 - 1677 .

HOU H ， TANG J Y ， ZHANG Z W ， et al . Stochastic pre-disaster planning and post-disaster restoration to enhance distribution system resilience during typhoons ［J］. Energy Conversion and Economics ， 2023 ， 4 （ 5 ）： 346 - 363 .

王晓东，王旭，郑键鹏，等 . 广东省：全力应对台风“苏拉”“海葵”接连登陆［J］. 中国防汛抗旱， 2023 ， 33 （ 10 ）： 86 - 88 .

WANG Xiaodong ， WANG Xu ， ZHENG Jianpeng ， et al . Guangdong Province： strive to cope with Typhoon Saola and Haikui continuously landing ［J］. China Flood & Drought Management ， 2023 ， 33 （ 10 ）： 86 - 88 .

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