气-电耦合引起的天然气管网压力波动

水力压裂技术的发展极大地增加了美国的天然气供应并降低了成本，推动了多个电力互联区域中天然气发电容量的扩张。燃气发电机具有快速爬坡能力，电网运营商常利用它们来平衡风力发电带来的间歇性。这些发电机时变的出力导致天然气消耗速率时变，进而影响管网的压力和管存。由于天然气系统运营商在估算管道输送能力和规划运行时通常假定近乎恒定的天然气消耗，这种波动对其系统构成风险来源。本文中，我们提出了一种评估该风险的新方法。我们考虑一个天然气网络模型，其消耗通过两个分量建模：预测消耗以及因燃气发电机用于平衡风电而产生的时空小幅变化的消耗。虽然预测消耗在较长时间尺度上是全局平衡的，但波动消耗导致天然气系统中的压力波动随时间扩散增长，其扩散速率对稳态但空间非均匀的预测质量流量分布敏感。为说明我们的方法，我们分析了波动天然气消耗对一个从墨西哥湾延伸至美国东北部的 Transco 天然气管道模型的影响。