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基于能量网络理论的多能互补系统建模与分析

葛海麟  
【摘要】:能源互联网不仅实现电能生产者和消费者之间的共享,也实现不同形式能源之间的互联和共享,而多能互补正是能源互联网的落脚点,其应用于实际的则为分布式供能与区域综合能源。对于多能互补目前尚缺乏理论性的指导,因此亟需提出一种适用于复杂多能域耦合系统的建模分析方法。本文详细综述了国内外多能互补、能源科学和系统动力学的相关文献,并指出能量是各种不同类型能源与物理过程实现相互转换的桥梁。针对复杂多能域耦合系统的建模分析问题,本文从四个方面进行研究:1)基于能量网络理论对分布式供能系统进行建模分析,并对能量网络理论的正确性及实用性进行验证;2)探讨?在线(管)路中普遍化传递规律,并建立?在线(管)路中传递分析理论;3)对现有能量网络理论进行拓展,建立区域综合能源系统的能量网络方程,并进一步构建基于遗传算法的区域综合能源系统优化模型;4)建立时变能量网络理论,提出通过构建时变能量网络方程(包括状态方程和输出方程)对多能互补系统进行动态仿真分析的方法。本文具体工作如下:首先,详细地介绍了能量网络基础理论,通过严谨数学推导得到能量在线(管)路的普遍化传递方程,对能量传递和?传递过程进行深入探讨,为后续章节奠定了基础。其次,基于能量网络理论对某分布式供能系统进行建模分析,计算所得数据和实际运行数据的对比结果验证了能量网络理论的正确性及实用性。基于?传递理论,经过理论分析得到?在线(管)路中的普遍化传递规律。再次,基于广义基尔霍夫定律和不同形式能量在线(管)路的具体支路特性,建立区域综合能源系统的能量网络方程。以总能量损失最小为目标,结合系统的等式及不等式约束,构建了基于遗传算法的区域综合能源系统优化模型。最后,与时不变相比,时变能量网络的传递过程将出现一些新的规律和特点。在深入能量本质的基础上,进一步建立时变能量网络理论,提出通过构建时变能量网络方程(包括状态方程和输出方程)对多能互补系统的动态特性进行建模仿真的分析方法。


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