電-氣-熱微型能源系統(tǒng)的建模、仿真與能量管理研究.pdf

1、隨著熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及分布式能源應(yīng)用范圍的不斷擴大，多種能源系統(tǒng)的耦合和聯(lián)系日益緊密。然而，傳統(tǒng)能源系統(tǒng)在建模與分析時，電/氣/熱系統(tǒng)一般分開處理，常忽略不同能源系統(tǒng)間的相互作用或做近似處理。本文以微型能源系統(tǒng)為研究對象，圍繞其中的電/氣/熱耦合環(huán)節(jié)的建模、仿真與能量管理理論與方法展開研究，主要工作如下：
　　1)針對目前微型燃?xì)廨啓C模型，在仿真過程中難以有效反映天然氣管網(wǎng)對微型燃?xì)廨啓C及電力系統(tǒng)影響的缺點，對傳統(tǒng)單軸和分軸微型燃?xì)廨?/p>

2、機的原動環(huán)節(jié)進行模型改進；進一步，在考慮燃?xì)夤艿篮碗娏W(wǎng)絡(luò)兩類動態(tài)系統(tǒng)的不同時間特性基礎(chǔ)上，提出一種適用于由燃?xì)夤芫W(wǎng)、微型燃?xì)廨啓C和電力網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成的電/氣/熱微型綜合能源系統(tǒng)的雙時間尺度仿真算法；最后，利用所提模型及方法，分析了電力系統(tǒng)與天然氣系統(tǒng)的相互影響。
　　2)針對電/氣/熱微型能源系統(tǒng)的運行特點，提出一種分層優(yōu)化協(xié)調(diào)控制策略及其實現(xiàn)框架，包含協(xié)調(diào)控制層、優(yōu)化控制層和執(zhí)行控制層三部分；在控制流程設(shè)計時，采用奇異攝動理論，

3、充分考慮了電/氣/熱子系統(tǒng)的時間尺度和運行特性，實現(xiàn)了不同能源系統(tǒng)控制措施的時間分解和多種能源形式的優(yōu)化調(diào)度，達到有效管理電/氣/熱微型能源系統(tǒng)的目的。
　　3)為充分反映微型能源系統(tǒng)中不同能源形式之間的交互影響，本文基于能源集線器理論，構(gòu)建了熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)模型；科學(xué)考慮電力網(wǎng)絡(luò)和燃?xì)夤芫W(wǎng)的相關(guān)約束，提出了一種適用于微型能源系統(tǒng)的綜合潮流算法；進一步，考慮電/氣/熱系統(tǒng)運行特性，提出了一種針對微型能源系統(tǒng)的最優(yōu)潮流模型，并給出基于粒

4、子群優(yōu)化的求解方法；最后，利用三個算例系統(tǒng)驗證了所提綜合潮流及最優(yōu)潮流算法的有效性。
　　4)為將負(fù)荷需求響應(yīng)資源集成到電/氣/熱微型能源系統(tǒng)的運行調(diào)控環(huán)節(jié)，基于上述綜合最優(yōu)潮流模型，提出了一種適用的分層優(yōu)化調(diào)度方法：首先，有效結(jié)合微型能源系統(tǒng)的日前調(diào)度和日間調(diào)度，根據(jù)不同時間的運行需求，形成不同時段的層級調(diào)控目標(biāo)；進一步，充分考慮微型能源系統(tǒng)中電氣環(huán)節(jié)的運行不平衡性，給出了一種三相集群負(fù)荷需求響應(yīng)模型；最后，利用分層架構(gòu)實現(xiàn)電/