考虑线性网络约束的热-电多能流系统建模与最优能流分析

发布时间：2020-05-18 12:33

【摘要】：在全球能源互联网与可再生能源广泛使用的大背景下,多种能源供应网络互联互通、多种能源形式协同转化逐渐成为趋势。区域供热网是实现电网与多能流系统一体化利用的可能性之一,成为国内外可持续发展能源系统的重要组成部分。随着全球范围内热-电耦合元件使用率的提高,电网与区域供热网之间的联系更加紧密,将热网与电网进行整体规划与建模十分重要。本文着重于热-电联合系统的网络传输特性与拓扑结构的分析,建立了快速的线性化联合热电网综合潮流矩阵规划及其最优能量流分析,并对热网参数实现了优化。一定程度上弥补了现有文献缺少系统的多能流综合网络拓扑分析方法的空缺。分析了热网中热媒的流量分布与能量分布,对热力学公式进行线性化近似处理,并对网络拓扑结构进行了详尽的分析,构造出节点-管道关联矩阵、回路-管道关联矩阵以及温度系数矩阵等网络系数矩阵。对热力网络进行了系统的矩阵规划,通过对网络系数矩阵的快速修正,实现了对所有热网拓扑结构类型的适用性。对区域供热网的负荷模型进行了分析与建模,并从满足供热平衡的角度建立了考虑需求响应的参数优化方法。通过对负荷侧参数的集中控制与优化,使得在能源供应不足或极端气候条件下,减小了用户的温感不适度差异,提高整体的供热效益,达到热能供应平衡,为联合网络最优能流计算提供了负荷侧的最佳运行点。为了实现热-电联合网络线性规划,对电力网线性化模型展开了研究。经典直流潮流模型计算速度快,是应用最广泛的线性潮流之一,但其忽略了电压与线路损耗。基于此,介绍了多种电力系统线性潮流模型,并在直流模型的基础上提出了变量线性化解耦方法,进行了矩阵规划,简化计算过程。然后引入网损等效负荷功率,构造了改进的线性解耦等效潮流模型。在实例仿真中,从求解潮流信息的完备性、计算精度、计算效率以及应用场景等方面对电力系统线性模型进行了综合对比分析。建立了含CHP、热泵及循环泵的综合供能模型作为热-电耦合元件,对联合热电网进行了综合模型规划。分别采用了传统非线性算法(牛顿-拉夫逊法)以及线性规划法求解联合热电网最优能流。在保证算法精确性的基础上,将非凸非线性规划问题转化为线性规划问题,可以大大提高计算效率,减少计算时间,并避免了传统算法无法收敛的问题。
【图文】：

框图,文章结构,框图,主要工作

图１－１文章结构框图逡逑

示意图,热力网,供热网,示意图

水头损失方程逡逑区域供热网由供热网络与回热网络构成，以热水或热汽的形式，将热量从源端逡逑输送至负荷，图２－１展示了含有一个回路的简单热网模型。图中：ａ，，、巧分别为逡逑节点／的注入质量流率与热功率；ｒｖ、７；，分别为供热网络与回热网络中节点／的温逡逑度；＆表示管道ｉｔ中的质量流率。需要注意的是，本节中的温度均是指对于环境温逡逑度的相对温度。逡逑８逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73;TU995

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