电热气综合能源系统混合潮流计算方法,这是一篇与潮流计算论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
潮流计算论文参考文献：
摘 要：综合能源系统是开放性一体化实现多种能源综合利用的新型系统形式.在综合能源系统结构下,传统的潮流计算方法已经无法得到多种能源耦合的节点状态量分布情况.本文提出了一种新型的综合潮流计算方法,根据综合能源系统中电网络、热网络、气网络的基本结构,建立各网络数学模型；改进当前天然气网络的建模方法,将压缩机与网络分离；建立综合能源网络雅各比矩阵；将传统潮流中的Newton-Raphson进行改进,用于计算综合能源互耦的雅各比矩阵,最后将天津市综合能源新区本辰区作为算例,验证算法的有效性.
关键词：综合能源；混合；计算方法；能源系统
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.146
1 背景
随着经济的发展和人们生活水平的提高,人们对电力的需求与日俱增,目前中国正处于从“十二五”进入“十三五”的关键时期,不能单单依靠化石燃料来满足人们日益增长的能源需求.如何减少化石燃料的依赖,实现对能源清洁、高效、稳定的使用,一直是国内外学者重点研究的热点[1].综合能源系统是整合多种能源发/输/配/送于一体的新型能源系统[2].通过多种能源系统的集成化运行,构建不同能源系统相互耦合供应网络,实现了热、气、电综合调度[3].在IES下基于热电联产机组（combined heat and power, CHP）、风/光/储多能互补系统,天然气的利用率大幅提升,高品质天然气主要用于发电,低品质天然气用于供热、供冷.综合能源系统实现了热/电/气三中能源的互动和转换,但三种能源的耦合使系统的潮流发生了很大变化.如何准确、快速、有效的计算综合能源系统的潮流问题,对IES的运营、建设、规划有着重要的意义.
1.1 国内外研究
天然气-电力（气/电）和电气-热力（热/电）作为IES中的主要能源网络,成为了国内外研究学者的重点研究领域.文献[4]研究了发电厂在天然气网络与电力系统网络交互时的发电情况,并对电厂发电进行了风险评估.文献[5]通过负荷分析和动态仿真实现了天然气管网的动态仿真,动态模拟了天然气-电力网络间的相互影响.文献[6]基于能源集线器理论,提出了IES的三种运行方式,基于集线器理论,考虑了各能源网络的约束条件,搭建了系统模型.文献[7]提出了电力、天然气和区域供热系统等不同能源基础设施耦合功率流的综合优化方法,搭建了包含任意数量的发电、运输、转换模型.文献[8]通过分析不同能源的实时,建立了多成本,多目标的节能调度模型,实现了对能源的高效使用以及电力经济的调度.文献[9]通过建立了热-電联合大容量储能动态模型,提出了电/热互联系统的协调优化控制策略以及综合能量管理方法.
上述研究表明综合能源系统中的潮流计算问题已经得到了广泛关注,但是目前还是存在着以下几个问题.
（1）研究对象多为电/气系统或者电/热系统,缺少对电/气/热互联系统的研究.
（2）当前对于IES的研究主要集中于系统内各能源的分配关系,缺少电/热/气系统耦合互动关系的研究.
（3）目前IES潮流计算方法对于天然气网络处理方法过于繁琐,无法直接应用与实际的园区系统,否则会使计算量大大增加.
针对目前存在的3个问题,本文对热、电、气耦合的潮流计算方法进行了研究.首先对天然气压缩机模型进行优化,构建电网络,气网络,热网络及其耦合的数学模型.在系统模型基础上得到综合能源网络的潮流计算模型.根据电力系统潮流计算方法,推导含有综合能源系统各节点耦合关系的雅各比矩阵,根据Newton-Raphson对综合潮流进行计算.最后以北辰区作为实例分析,证明算法的实用性.
1.2 含电、热、气的综合能源系统介绍
综合能源系统是由电网络,热网络,天然气网络以及实现多网络耦合的热电机组、燃气锅炉、电锅炉等中间设备组成的,同时配有电、热、气储能设备是能量流动更加协调,如图1所示.电网络发电设备、传输线以及储电设备组成,通常与电网相连来保证能源系统的稳定性.热网络由供热设备、传热通路以及用户端热负荷组成.供热设备将高温热水通过传热通路供给用户端热负荷,热量传给用户后,高温热水变为低温热水,随后通过传热通路返回热源重新加热.天然气网络由天然气源、压缩机和用户端天然气负荷组成.
2 综合能源系统建模
2.1 电网络模型
综合能源系统电网络模型与传统电力系统电网络模型一致,都为经典交流模型.各节点的用无功功率和有功功率表示[10],表达式如下：
公式中P代表网络中各节点的有功功率；U代表网络中各节点电压；Y代表电网络导纳矩阵；Q代表网络中各节点的無功功率[11].
2.2 热网络模型
2.2.1 供热通路模型
供热通路满足节点基本原则,即一个节点流入量等于流出量；在闭合回路中,通路的流量总和为0.
公式中,分别为热网络中节点-支路矩阵,回路-支路矩阵；为压头节点损失的流量；为阻尼常数矩阵.
2.2.2 热网络中的温度模型
热网络中供热通道流动的热水满足热力学基本定律,即流入热水的能量与流出热水的热量能量相同[12].用温度表示如下：
公式中表示热网络各节点的热功率；表示水的比热容（4.2×103J/kg·C.）；Ts,T0分别为热水进入节点之前的温度和热水流出节点时的温度；能量在管道中的流动情况,,分别表示管道首端和管道末端的温度,L为传热管道的距离； 上式则表示了管道节点能量守恒.
2.2.3 天然气网络模型
过往研究中对于天然气模型的求解通常采用天然气管道模型与天然气压缩机模型联合求解的方法,由于天然气压缩机的模型是非线性方程组,在联合求解时会带来很大的计算量.本文在在对天然气网络建模时采用压缩机、管道分离的方法,天然气网络各节点不再考虑压缩机,从而简化了网络模型更加利于求解.因此天然气网络模型可以表示为：
结论：关于潮流计算方面的论文题目、论文提纲、潮流计算论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
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