基于精细化热网模型的电热综合能源系统潮流计算研究

作     者：彭霖灏 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张忠会;胡昌生

授予年度：2024年

学科分类：080702[工学-热能工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：电热综合能源系统 精细化水力模型 管道铺设方式 潮流计算 

摘      要：综合能源系统统筹了多种能源,是提升能源利用率,实现低碳目标的重要途经。电热综合能源系统通过电热两种能量之间的协调互补实现了不同能源之间的高效利用,是目前综合能源系统的重要表现形式之一。同时对电热综合能源系统进行潮流计算研究是综合能源系统的重要研究方向之一。但目前的电热综合能源系统潮流计算研究中都是基于传统热网模型,对其中的水力模型和热力模型考虑得不够详尽,因此,本文针对热网模型中的水力模型和热力模型展开了精细化研究,具体而言,本文完成了以下工作: 首先,本文介绍了基于图论的热网理论,详细描述了热网网络矩阵及其矩阵内元素的含义。在已有的精细化水力模型的基础上,本文引入了受流体状态影响的摩擦力模型,构建了改进的精细化水力模型。在热力模型方面,本文考虑了管道铺设方式的影响,对比分析了不同管道铺设方式下管道结构和热特性的不同,推导出稳态下双管共壳直埋铺设方式的管道温降方程。 其次,本文介绍了电热综合能源系统的运行规则以及设备模型。针对改进的精细化水力模型,本文对水力潮流计算方程进行修正,并对迭代过程进行分析,构建了关联矩阵更新模型。针对考虑管道铺设方式影响的热力模型,本文加入了对管道温度计算顺序的判别及步骤,构建了对应的水力-热力潮流计算流程,综合上述工作,本文提出了一种基于精细化热网模型的电热综合能源系统潮流计算方法。 最后,在仿真分析阶段,通过不同场景的设置,本文比较了各模型对潮流计算结果以及对系统调度的影响。结果表明:改进的精细化水力模型能够更加准确的描述管道水流量的变化,反映负荷变化对潮流计算结果的影响,减少因模型不精确带来的误差。采用双管共壳直埋铺设方式能够提升节点的温度,且有效降低机组热出力。经最优潮流调度后,该铺设方式能进一步挖掘机组出力下限,降低系统运行费用。