论文总字数：30312字

摘 要

未来国家的发展取决于能源的利用。随着社会的快速发展，能源紧张、环境遭受严重破坏等问题也每况愈下，这些问题不断威胁着人类社会的健康发展。在此背景之下，多能源系统很符合当前社会需求。因为电气、热等多能源的系统一方面不仅可以推动新能源得到足够的利用，另一方面还可以让不同种的能源相互之间做到优点补充。

本文通过能源集线器耦合单元对电力网络和天然气网络经行连接和耦合，从而对多能源系统的潮流分析。首先对电力网络建模和天然气网络建模，通过转换矩阵搭建能源集线器模型实现两系统的联系，建立基于能源集线器的多能源系统的潮流求解模型。然后，根据两个网络不同的耦合情况分析出不同的解耦方法，再根据电力网络和天然气网络的约束条件判断潮流结果输出，从而研究出各种情况下的潮流求解方法。最后，通过算例验证潮流计算的可行性与准确性。同时，通过算例结果得出基于能源集线器的多能源系统的优势、经济成本与风力发电的关系。

关键词：多能源系统，潮流算法，能源集线器，电力网络，天然气网络

Abstract

The future development of a country depends on the use of energy. With the rapid development of society, energy shortage, serious environmental damage and other problems are also deteriorating, these problems continue to threaten the healthy development of human society. In this context, multi-energy systems are well suited to current social needs. Because electrical, thermal and other energy systems can not only promote the adequate use of new energy, but also make different kinds of energy complement each other.

In this paper, the power network and natural gas network are connected and coupled by the coupling unit of energy hub, and the power flow of multi-energy system is analyzed. Firstly, the power network and natural gas network are modeled. The connection between the two systems is realized by building the energy hub model through the transformation matrix, and the power flow solution model of multi-energy system based on the energy hub is established. Then, different decoupling methods are analyzed according to the different coupling conditions of the two networks, and the output of power flow results is judged according to the constraints of the power network and the natural gas network, thus the power flow solution methods under various conditions are studied. Finally, the feasibility and accuracy of power flow calculation are verified by an example. in the meantime, the relationship between the advantages, economic costs and wind power generation of multi-energy system based on energy concentrator is obtained through the calculation results.

KEY WORDS: multiple energy carriers, Power flow algorithm, energy hub, power network, natural gas network

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 论文选题背景和研究意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本文主要内容 3

第二章 多能源系统建模 4

2.1 电力网络 5

2.1.1 电力网络模型 5

2.1.2 电力网络潮流计算 6

2.1.3 风力发电和常规机组发电成本 6

2.2 天然气网络 7

2.2.1 天然气网络模型 7

2.2.2 天然气网络潮流计算 9

2.3 能源集线器的模型 9

2.3.1 能源集线器的概念 9

2.3.2 发电侧能源集线器模型 10

2.3.3 用能侧能源集线器的建模 11

2.3.4 运行模型分析 14

2.4 本章小结 16

第三章 基于能源集线器的多能源系统混合潮流算法 17

3.1 统一求解算法的缺点 17

3.2 混合潮流求解分析 17

3.3 混合潮流求解算法 18

3.3.1. 天然气的压缩机为气压缩机且热电联产模式为FTL 18

3.3.2. 天然气的压缩机为气压缩机且热电联产模式为FEL 19

3.3.3. 天然气的压缩机为电压缩机且热电联产模式为FTL 20

3.3.4. 天然气的压缩机为电压缩机且热电联产模式为FEL 21

3.4 本章小结 21

第四章 算例分析 23

4.1 基本参数 23

4.2 运行场景分析 25

4.2.1 情况一的运行状况和考虑风力发电的成本 26

4.2.2 情况二的运行状况和考虑风力发电的成本 27

4.2.3 情况三的运行状况和考虑风力发电的成本 30

4.2.4 情况一和情况三的比较 32

4.2.5 情况四的运行状况和考虑风力发电的成本 33

4.3 本章小结 35

第五章 总结与展望 36

5.1 全文总结 36

5.2 未来工作展望 36

参考文献 38

致 谢 40

绪论

论文选题背景和研究意义

能源是国民经济的重要物质，未来国家命运取决于能源的掌握。世界各地为解决能源越发紧张的供给和需求关系，还有世界各地环境每况愈下等问题提出了节约能源和开发新能源的两大方针，并对此做了大量的讨论和研究。

如何在保证人类社会能源可持续供应的同时把用能源高效率的利用和环境污染降到最小，是当今世界各国共同关注的话题。高效利用能源的理念是在综合能源系统^[1]概念提出以及能源互联网概念^[2-3]相继提出的基础上得到的。结合诸多能源的各自特性，完成协同互补以及整合改良是实现高效率能源利用的重点。在多种能源中选择一种效率高的供能方式是高效利用能源的第一步，其中有着能源利用率高于80%的优点的基于天然气的热电联产系统（CHP）^[4]成为实现高效利用能源理念的首选。现在，热电联产系统业已是电、气、热多能源系统的关键耦合单元。燃气锅炉、中央空调、微型燃气轮机等耦合单元的普及使用让电、气、热多能源系统的联络变得十分密切。所以合适的稳态分析模型地建立可以更深层次的讨论三个网络之间的协调影响^[5]。为实现三个网络的综合调度，可以构建基于能源集线器的多种能源互相耦合^[6]。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：30312字