计及气/热惯性的综合能源系统日前调度

摘要

在综合能源系统的开发、转换、储备、运输、调度、消费等多个环节中，可依据各类能源自身特点和相关的能源转换设备，构建跨能源、多时空协同的能量管理系统，以充分消纳间歇性可再生能源，实现能源多梯级高效利用。随着电/气/热综合能源系统的快速发展，亟待开展面向电/气/热综合能源系统能源调度方面更深层次的研究。 论文基于电/气/热综合能源系统典型结构分析了多能流耦合关系，明确了气/热柔性子系统惯性在能量传输、转换及消费环节的具体指代意义，分析了综合能源系统多能流调度机理及气/热惯性对多能流调度计划的制定的影响。针对大规模跨区天然气子系统，在分析输气管道压力与质量流动态平衡过程差异性的基础上，将输气管道等效为有限多个管元的串联，在每个管元上应用计及压力与质量流平衡时间差的改进Line-Pack模型，建立了适用于含多规模天然气管道的天然气系统通用细化模型；针对区域集中供热子系统，综合考虑热网和建筑物热惯性，基于节点法建立了热网传输时滞模型，并采用温度修正方程描述热力损耗，结合采暖季采暖用户的用能本质，建立了维持室温在合理范围的建筑物热惯性模型。更进一步地，构建了计及气/热惯性的综合能源系统优化调度模型，通过引入基于生产模拟的采暖抽汽量线性函数，优化了热电联产机组出力区间，融入日前调度模型并给出了线性化处理方案以便于适应大规模问题求解。 通过仿真分析，验证了综合能源系统运行过程中忽略气/热惯性将会得到优化调度方案次优解或使调度方案不准确，并分析了管网规模与气/热惯性的关系。改进Line-Pack模型反映了天然气慢流动速度及天然气管道储气能力且能够适用于多规模长输气管网，管元的长度对计算结果和计算时长均有一定影响，计及热惯性的供热负荷功率更加贴近采暖季采暖用户的热需求。综合能源系统日前调度模型充分利用柔性系统的优势互补，进一步挖掘了电/气/热综合调度运行的效益潜力，证明了综合能源系统中计及气热惯性的必要性与可行性。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 综合能源系统研究现状

1.2.2 综合能源系统优化调度研究现状

1.3 论文的主要工作

第2章 气/热惯性对综合能源系统多能流调度的影响分析

2.1 引言

2.2 电/气/热综合能源系统气/热惯性分析

2.2.1 电/气/热综合能源系统结构及多能流耦合关系

2.2.2 气/热惯性分析

2.3 气/热惯性对多能流调度的影响

2.3.1 长输气管道气惯性对调度计划制定的影响

2.3.2 集中供热系统热惯性对调度计划制定的影响

2.4.1 算例描述

2.4.2 仿真结果分析

2.5 本章小结

第3章 电/气/热综合能源系统气/热惯性建模

3.1 引言

3.2.1 Line-Pack模型

3.2.2 改进Line-Pack模型

3.3.1 供热管网热惯性模型

3.3.2 建筑物热惯性模型

3.4.1 算例描述

3.4.2 仿真结果分析

3.5 本章小结

第4章 电/气/热综合能源系统日前调度

4.1 引言

4.2 CHP机组出力区间优化

4.3.1 日前调度优化模型

4.3.2 日前调度流程与模型的求解

4.4.1 算例描述

4.4.2 优化运行结果分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间学位期间发表的学术论文

声明

致谢