能源互联网多能流的耦合模型及动态优化方法综述
发布时间：2022-02-05 07:43
将分布式可再生能源和互联网技术相结合的"能源互联网"概念为解决人类的化石能源危机提供了可行路径。能源互联网将打破电、气、热等不同能源系统间的壁垒,实现多种能源的综合高效利用,支持大规模可再生能源的广泛接入,成为耦合多能流的开放互联新型能源供应系统。首先基于能源互联网的相关研究,归纳了能源互联网的多能流耦合特征。接着介绍了多能流耦合模型的构建方法,根据能源组网的结构和用能形式的不同,分析了能源互联网的多能流交互机理。在此基础上对能源互联网的优化模型和多能流多时间尺度动态优化方法、以及计及空间尺度的多源互补动态优化方法进行深入剖析,将为能源互联网建设提供理论基础。
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(19)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
能源互联网三型两网新业态特征思维导图
合的数学模型以及时空动态优化方法是关键的科学问题，有待开展深入研究。3多能流耦合建模及联合求解仿真技术能源互联网多能源系统的数学模型主要包括多能流的耦合、转化模型和多能流系统的混合潮流模型[16]。建立描述多种能源系统运行特性的耦合多能量流的数学模型，并明确基础约束条件是能源互联网规划与运行的理论基矗3.1多能流耦合的建模方法针对耦合多能源系统的分析建模，目前通常采用能量枢纽(EnergyHub,EH)抽象描述。将一个多能源系统抽象成为如图2所示的输入-输出双端口网络。图2多能源系统的输入-输出端口模型Fig.2Input-outputportmodelformulti-energysystems能量枢纽模型通过能源输入到负荷输出端口的耦合矩阵来表示电、气、热等多种能源形式之间的转换、传输及存储等关系，如式(1)、式(2)所示。LCP(1)1111211221222212.........nnnnnnnnLcccPLcccPLcccP(2)式中，12nPPPP为风、光、气、电等各种形式注入能源组成的输入变量；12nLLLL为电、热、气等能源组成的输出变量；111212122212.........nnnnnncccccccccC为耦合矩阵，其中的元素ijc称为耦合转换系数，表示第j种输出能源和第i种输入能源的比值。耦合矩阵描述了各种形式的能源从输入到输出，在能量枢纽内部的能量分配、转换关系。能源分配即输入能源按一定比例分配到不同的能源转换设备，能源转换即输入能源通过能源转换设备转换为其他形式的能源，存在一定的转换效率，即CηN(3)式中：()ijN为分配矩阵，ij为能源分配系?
能源种类、温度等为变量的函数。能源耦合矩阵中存在这些非线性元素，受到能源种类不同、设备运行状态等因素的影响，故能量枢纽的模型并非简单的线性方程组。计及储能设备、用户的需求侧响应、电动汽车等因素影响，耦合矩阵中也可以添加相应因子来进行扩展建模。能量枢纽这一概念在能源互联网中起着十分重要的作用，如图3所示，是多种能源之间实现相互转化的枢纽，体现了多能源综合管理的“横向突破”，同时也加深了能源“源-网-荷-储”各环节的联系，实现了能源生产到消费的运营过程中的“纵向突破”。图3考虑能量枢纽的能源互联网框架图Fig.3Energyinternetframeworkmapconsideringenergyhub3.2多能流网络的交互机理3.2.1单一能源系统的潮流方程本文主要分析说明电力系统、天然气系统、热力系统等3个能源系统的稳态潮流模型。1)电力系统的潮流方程电是能源互联网多能源系统的核心，分析电力网络的潮流模型是理解多能源系统交互机理的基矗常见的电力潮流计算方法是面向节点的，遵循电磁学定律，以各节点的电压幅值和相角作为主要状态变量，围绕节点有功、无功潮流平衡构建方程，输电支路ij的有功功率ijP、无功功率ijQ分别为2()cossinijsiijiijijijijijijPggVgVVbVV(4)2()cossinijsiijiijijijijijijQbbVbVVgVV(5)
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源互联网接入设备关键技术探讨[J]. 谈竹奎,程乐峰,史守圆,王文睿,徐伟枫,华锦修,蓝超凡,余涛. 电力系统保护与控制. 2019(14)
[2]城市能源互联网的技术架构及在厦门市的实践探索[J]. 周敬东. 电力系统保护与控制. 2019(12)
[3]基于多时空尺度协调的多源互补发电场群优化调度[J]. 刘德顺,董海鹰,汪宁渤,马明. 电力系统保护与控制. 2019(12)
[4]含大规模风电的电力系统多时间尺度源荷协调调度模型研究[J]. 张亚超,刘开培,廖小兵,胡志鹏. 高电压技术. 2019(02)
[5]多时间尺度的多虚拟电厂双层协调机制与运行策略[J]. 刘思源,艾芊,郑建平,吴任博. 中国电机工程学报. 2018(03)
[6]交通能源互联网体系架构及关键技术[J]. 胡海涛,郑政,何正友,魏波,王科,杨孝伟,魏文婧. 中国电机工程学报. 2018(01)
[7]能源互联网规划研究综述及展望[J]. 别朝红,王旭,胡源. 中国电机工程学报. 2017(22)
[8]考虑风/光/水/储多源互补特性的微网经济运行评价方法[J]. 夏永洪,吴虹剑,辛建波,程林,余运俊,万晓凤. 电力自动化设备. 2017(07)
[9]城市能源互联网初步认识与研究展望[J]. 洪居华,刘俊勇,向月,牛毅. 电力自动化设备. 2017(06)
[10]考虑“源?网?荷”三方利益的主动配电网协调规划[J]. 李逐云,雷霞,邱少引,刘增庆,张力. 电网技术. 2017(02)
本文编号：3614846
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(19)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
能源互联网三型两网新业态特征思维导图
合的数学模型以及时空动态优化方法是关键的科学问题，有待开展深入研究。3多能流耦合建模及联合求解仿真技术能源互联网多能源系统的数学模型主要包括多能流的耦合、转化模型和多能流系统的混合潮流模型[16]。建立描述多种能源系统运行特性的耦合多能量流的数学模型，并明确基础约束条件是能源互联网规划与运行的理论基矗3.1多能流耦合的建模方法针对耦合多能源系统的分析建模，目前通常采用能量枢纽(EnergyHub,EH)抽象描述。将一个多能源系统抽象成为如图2所示的输入-输出双端口网络。图2多能源系统的输入-输出端口模型Fig.2Input-outputportmodelformulti-energysystems能量枢纽模型通过能源输入到负荷输出端口的耦合矩阵来表示电、气、热等多种能源形式之间的转换、传输及存储等关系，如式(1)、式(2)所示。LCP(1)1111211221222212.........nnnnnnnnLcccPLcccPLcccP(2)式中，12nPPPP为风、光、气、电等各种形式注入能源组成的输入变量；12nLLLL为电、热、气等能源组成的输出变量；111212122212.........nnnnnncccccccccC为耦合矩阵，其中的元素ijc称为耦合转换系数，表示第j种输出能源和第i种输入能源的比值。耦合矩阵描述了各种形式的能源从输入到输出，在能量枢纽内部的能量分配、转换关系。能源分配即输入能源按一定比例分配到不同的能源转换设备，能源转换即输入能源通过能源转换设备转换为其他形式的能源，存在一定的转换效率，即CηN(3)式中：()ijN为分配矩阵，ij为能源分配系?
能源种类、温度等为变量的函数。能源耦合矩阵中存在这些非线性元素，受到能源种类不同、设备运行状态等因素的影响，故能量枢纽的模型并非简单的线性方程组。计及储能设备、用户的需求侧响应、电动汽车等因素影响，耦合矩阵中也可以添加相应因子来进行扩展建模。能量枢纽这一概念在能源互联网中起着十分重要的作用，如图3所示，是多种能源之间实现相互转化的枢纽，体现了多能源综合管理的“横向突破”，同时也加深了能源“源-网-荷-储”各环节的联系，实现了能源生产到消费的运营过程中的“纵向突破”。图3考虑能量枢纽的能源互联网框架图Fig.3Energyinternetframeworkmapconsideringenergyhub3.2多能流网络的交互机理3.2.1单一能源系统的潮流方程本文主要分析说明电力系统、天然气系统、热力系统等3个能源系统的稳态潮流模型。1)电力系统的潮流方程电是能源互联网多能源系统的核心，分析电力网络的潮流模型是理解多能源系统交互机理的基矗常见的电力潮流计算方法是面向节点的，遵循电磁学定律，以各节点的电压幅值和相角作为主要状态变量，围绕节点有功、无功潮流平衡构建方程，输电支路ij的有功功率ijP、无功功率ijQ分别为2()cossinijsiijiijijijijijijPggVgVVbVV(4)2()cossinijsiijiijijijijijijQbbVbVVgVV(5)
【参考文献】：
期刊论文
[1]能源互联网接入设备关键技术探讨[J]. 谈竹奎,程乐峰,史守圆,王文睿,徐伟枫,华锦修,蓝超凡,余涛. 电力系统保护与控制. 2019(14)
[2]城市能源互联网的技术架构及在厦门市的实践探索[J]. 周敬东. 电力系统保护与控制. 2019(12)
[3]基于多时空尺度协调的多源互补发电场群优化调度[J]. 刘德顺,董海鹰,汪宁渤,马明. 电力系统保护与控制. 2019(12)
[4]含大规模风电的电力系统多时间尺度源荷协调调度模型研究[J]. 张亚超,刘开培,廖小兵,胡志鹏. 高电压技术. 2019(02)
[5]多时间尺度的多虚拟电厂双层协调机制与运行策略[J]. 刘思源,艾芊,郑建平,吴任博. 中国电机工程学报. 2018(03)
[6]交通能源互联网体系架构及关键技术[J]. 胡海涛,郑政,何正友,魏波,王科,杨孝伟,魏文婧. 中国电机工程学报. 2018(01)
[7]能源互联网规划研究综述及展望[J]. 别朝红,王旭,胡源. 中国电机工程学报. 2017(22)
[8]考虑风/光/水/储多源互补特性的微网经济运行评价方法[J]. 夏永洪,吴虹剑,辛建波,程林,余运俊,万晓凤. 电力自动化设备. 2017(07)
[9]城市能源互联网初步认识与研究展望[J]. 洪居华,刘俊勇,向月,牛毅. 电力自动化设备. 2017(06)
[10]考虑“源?网?荷”三方利益的主动配电网协调规划[J]. 李逐云,雷霞,邱少引,刘增庆,张力. 电网技术. 2017(02)
本文编号：3614846
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3614846.html
