In many parts of the world, electric power systems have seen a significant shift toward generation from renewable energy and natural gas. Because of their ability to flexibly adjust power generation in real time, gas-fired power plants are frequently seen as the perfect partner for variable renewable generation. However, this reliance on gas generation increases interdependence and propagates uncertainty between power grids and gas pipelines and brings coordination and uncertainty management challenges. To address these issues, we propose an uncertainty management framework for uncertain, but bounded gas consumption by gas-fired power plants. The admissible ranges are computed based on a joint optimization problem for the combined gas and electricity networks, which involves chance-constrained scheduling for the electric grid and a novel robust optimization formulation for the natural-gas network. This formulation ensures feasibility of the integrated system with a high probability, while providing a tractable numerical formulation. A key advance with respect to existing methods is that our method is based on a physically accurate, validated model for transient gas pipeline flows. Our case study benchmarks our proposed formulation against methods that ignore how reserve activation impacts the fuel use of gas power plants and only consider predetermined gas consumption. The results demonstrate the importance of considering uncertainty to avoid operating constraint violations and curtailment of gas to the generators.

中文翻译：

---

集成气电能源系统的不确定性管理框架

在世界许多地方，电力系统已经发生了从可再生能源和天然气发电的重大转变。由于能够灵活地实时调整发电量，燃气发电厂经常被视为可变可再生能源发电的完美合作伙伴。然而，这种对天然气发电的依赖增加了电网和天然气管道之间的相互依赖性并传播了不确定性，并带来了协调和不确定性管理方面的挑战。为了解决这些问题，我们提出了一种不确定性管理框架，用于燃气发电厂的不确定但有界的天然气消耗。允许范围是基于联合燃气和电力网络的联合优化问题计算的，它涉及电网的机会约束调度和天然气网络的新型鲁棒优化公式。该公式以高概率确保集成系统的可行性，同时提供易于处理的数值公式。相对于现有方法的一个关键进步是，我们的方法基于物理上准确的、经过验证的瞬态天然气管道流动模型。我们的案例研究将我们提出的公式与忽略储备激活如何影响燃气发电厂燃料使用并仅考虑预先确定的燃气消耗量的方法相比较。结果证明了考虑不确定性以避免违反操作约束和减少对发电机的天然气的重要性。该公式以高概率确保集成系统的可行性，同时提供易于处理的数值公式。相对于现有方法的一个关键进步是，我们的方法基于物理上准确的、经过验证的瞬态天然气管道流动模型。我们的案例研究将我们提出的公式与忽略储备激活如何影响燃气发电厂燃料使用并仅考虑预先确定的燃气消耗量的方法相比较。结果证明了考虑不确定性以避免违反操作约束和减少对发电机的天然气的重要性。该公式以高概率确保集成系统的可行性，同时提供易于处理的数值公式。相对于现有方法的一个关键进步是，我们的方法基于物理上准确的、经过验证的瞬态天然气管道流动模型。我们的案例研究将我们提出的公式与忽略储备激活如何影响燃气发电厂燃料使用并仅考虑预先确定的燃气消耗量的方法相比较。结果证明了考虑不确定性以避免违反操作约束和减少对发电机的天然气的重要性。瞬态天然气管道流动的验证模型。我们的案例研究将我们提出的公式与忽略储备激活如何影响燃气发电厂燃料使用并仅考虑预先确定的燃气消耗量的方法相比较。结果证明了考虑不确定性以避免违反操作约束和减少对发电机的天然气的重要性。瞬态天然气管道流动的验证模型。我们的案例研究将我们提出的公式与忽略储备激活如何影响燃气发电厂燃料使用并仅考虑预先确定的燃气消耗量的方法相比较。结果证明了考虑不确定性以避免违反操作约束和减少对发电机的天然气的重要性。