屈魯，歐陽(yáng)斌，袁志昌，張樹(shù)卿，曾嶸

綜合能源系統(tǒng)中熱力子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性分析

屈魯，歐陽(yáng)斌，袁志昌，張樹(shù)卿，曾嶸

（電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系)，北京市 海淀區(qū) 100084）

綜合能源系統(tǒng)(integrated energy system，IES)涵蓋能源形式多樣，涉及運(yùn)行模式復(fù)雜，包含控制設(shè)備和耦合環(huán)節(jié)豐富，給其穩(wěn)態(tài)建模和穩(wěn)態(tài)潮流計(jì)算帶來(lái)了挑戰(zhàn)。為了獲取綜合能源系統(tǒng)中熱力子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性，給出了典型綜合能源系統(tǒng)的拓?fù)浼軜?gòu)；分別建立了電力子系統(tǒng)、熱力子系統(tǒng)、冷力子系統(tǒng)和分布式能源站的穩(wěn)態(tài)模型，進(jìn)而建立了混合潮流模型，并利用Newton-Raphson算法進(jìn)行了混合潮流求解；分析了熱力子系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)(包括源節(jié)點(diǎn)的供水溫度、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的出水溫度、熱網(wǎng)管道的長(zhǎng)度和直徑、熱負(fù)荷功率) 變化對(duì)綜合能源系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流的影響。分析結(jié)果可支撐綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)及優(yōu)化運(yùn)行。

綜合能源系統(tǒng)(IES)；熱力子系統(tǒng)；穩(wěn)態(tài)建模；穩(wěn)態(tài)潮流

0 引言

綜合能源系統(tǒng)(integrated energy system，IES)是能源互聯(lián)網(wǎng)物理層的基本組成部分，可以實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型能源的互補(bǔ)和高效利用。從源側(cè)來(lái)看，綜合能源系統(tǒng)包含冷、熱、電、氣等不同形式能源；從網(wǎng)側(cè)來(lái)看，綜合能源系統(tǒng)包含冷網(wǎng)、熱網(wǎng)、電網(wǎng)、氣網(wǎng)等不同能源網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；從儲(chǔ)側(cè)來(lái)看，綜合能源系統(tǒng)不僅含有儲(chǔ)電，還包含儲(chǔ)熱、蓄冷等；從荷側(cè)來(lái)看，綜合能源系統(tǒng)除了主要的電力負(fù)荷之外，還涵蓋熱負(fù)荷和冷負(fù)荷。綜合能源系統(tǒng)在源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)側(cè)的多元化，決定其模型將極其復(fù)雜[1-8]。

綜合能源系統(tǒng)建模技術(shù)是研究其潮流狀態(tài)和優(yōu)化其規(guī)劃運(yùn)行的基礎(chǔ)[9]。文獻(xiàn)[10]建立了綜合能源系統(tǒng)中電力和天然氣子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算進(jìn)行推廣，提出了一種電?氣多能流整體計(jì)算方法。文獻(xiàn)[11]考慮了負(fù)荷和可再生能源發(fā)電的時(shí)空相關(guān)性，基于Nataf變換和點(diǎn)估計(jì)法提出了一種電?氣耦合綜合能源系統(tǒng)的概率多能流計(jì)算方法。文獻(xiàn)[12]建立了綜合能源系統(tǒng)的生產(chǎn)、傳輸和消費(fèi)環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型，采用Energy Hub聯(lián)系各環(huán)節(jié)，得到了綜合能源系統(tǒng)的整體數(shù)學(xué)模型。文獻(xiàn)[13]基于熱電聯(lián)產(chǎn)的電、熱輸出之間的關(guān)系對(duì)Energy Hub的不同運(yùn)行模式進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了一種多能流的分解計(jì)算方法，但是文中僅考慮了熱負(fù)荷，沒(méi)有考慮熱網(wǎng)模型。文獻(xiàn)[14]建立了綜合能源系統(tǒng)中電、熱、氣3個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，選取合適的優(yōu)化變量建立了多時(shí)段最優(yōu)多能流模型，采用智能優(yōu)化算法對(duì)模型進(jìn)行了求解。雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)綜合能源系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)建模已開(kāi)展初步研究，但是在模型的精確性、求解速度、工程實(shí)用性等方面仍有待提升。

為了獲取綜合能源系統(tǒng)中熱力子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性，本文首先給出典型綜合能源系統(tǒng)的拓?fù)浼軜?gòu)，然后建立綜合能源系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型，最后分析熱力子系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)變化對(duì)綜合能源系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流的影響。

1 綜合能源系統(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)

為分析綜合能源系統(tǒng)中熱力子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性，本文采用圖1所示的綜合能源系統(tǒng)拓?fù)?，該系統(tǒng)采用33節(jié)點(diǎn)三相平衡電力系統(tǒng)[15]與修改的9節(jié)點(diǎn)熱力系統(tǒng)[16]耦合，為減少能量傳輸損失，冷力子系統(tǒng)直接與負(fù)荷連接。

其中，冷熱電耦合環(huán)節(jié)采用基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的分布式能源站，圖2為其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和能流關(guān)系。圖2中：g為輸入合成氣的能量；GE,E、GE,H和GE,G分別為燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)輸出電功率、熱功率和煙氣的轉(zhuǎn)換效率；HE和HE,W分別為熱水換熱器及缸套水熱水換熱器的轉(zhuǎn)換效率；HP和AHP分別為熱泵及吸收式熱泵的轉(zhuǎn)換效率；CP,C和CP,E分別為功冷并供設(shè)備輸出電功率和冷功率的轉(zhuǎn)換效率；LHS為低溫?zé)嵩吹霓D(zhuǎn)換效率；和1?分別為從熱泵輸出的熱量進(jìn)入儲(chǔ)熱罐和進(jìn)入吸收式熱泵及熱水換熱器的分配系數(shù)；和1?分別為儲(chǔ)熱罐輸出熱量進(jìn)入吸收式熱泵和功冷并供設(shè)備的分配系數(shù)；和1?分別為從熱泵輸出的熱量進(jìn)入低溫?zé)嵩春蜔崴畵Q熱器的分配系數(shù)；e、h、c分別為電力子系統(tǒng)、熱力子系統(tǒng)和冷力子系統(tǒng)輸出的能量。

圖1 一種典型的綜合能源系統(tǒng)拓?fù)?/p>

圖2 分布式能源站拓?fù)?/p>

2 綜合能源系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)建模

綜合能源系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)建模是對(duì)綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)特性分析的基礎(chǔ)，其主要包括電力子系統(tǒng)、熱力子系統(tǒng)、冷力子系統(tǒng)和分布式能源站穩(wěn)態(tài)建模4部分。

2.1 電力子系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)建模

電力子系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型可采用傳統(tǒng)配電系統(tǒng)模型。若配電網(wǎng)有e個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)1為平衡節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)2到節(jié)點(diǎn)1+pv為PV節(jié)點(diǎn)，其余為PQ節(jié)點(diǎn)。反映節(jié)點(diǎn)功率與節(jié)點(diǎn)電壓、相角之間關(guān)系的節(jié)點(diǎn)功率方程[15]為：

式中：V和V分別為節(jié)點(diǎn)和(,=1,2,…,e)的電壓；P和Q分別為節(jié)點(diǎn)的注入有功功率和無(wú)功功率；gen,i和gen,i分別為節(jié)點(diǎn)上發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率和無(wú)功功率；load,i和load,i分別為節(jié)點(diǎn)上負(fù)荷的有功功率和無(wú)功功率；G和B分別為節(jié)點(diǎn)和之間導(dǎo)納Y的實(shí)部和虛部；θ為節(jié)點(diǎn)和之間的相角差。

2.2 熱力子系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)建模

熱力子系統(tǒng)通過(guò)供水管道和回水管道連接熱源與用戶(hù)，供熱管道水頭損失、質(zhì)量流率以及每個(gè)供熱節(jié)點(diǎn)的供水溫度、回水溫度往往是熱力系統(tǒng)能量流求解的關(guān)鍵變量，其求解模型可分為水力模型和熱力模型2部分。

2.2.1 水力模型

基于圖論思想對(duì)熱力子系統(tǒng)的管道特性進(jìn)行描述，借鑒電力系統(tǒng)基爾霍夫定律，對(duì)熱力管網(wǎng)中水流的流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行建模，其能量流連續(xù)性方程[15-16]可描述為

式中：為熱力子系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)?管道關(guān)聯(lián)矩陣；d為管道的水流質(zhì)量流率；q為節(jié)點(diǎn)的注入水流質(zhì)量流率。

水頭損失是由于管道摩擦而引起的單位長(zhǎng)度的壓力變化。在一個(gè)閉合回路內(nèi)，水頭損失的和為0，即

式中：為熱力系統(tǒng)的回路?管道關(guān)聯(lián)矩陣；f為水頭損失。

2.2.2 熱力模型

熱力模型的求解部分主要涉及以下3種溫度：供水溫度s(從熱網(wǎng)進(jìn)入各熱負(fù)荷節(jié)點(diǎn)時(shí)的溫度)、出水溫度o(各熱負(fù)荷節(jié)點(diǎn)出水溫度，為已知量)以及回水溫度r(多個(gè)節(jié)點(diǎn)的出水混合到回水管道時(shí)的溫度)。

各節(jié)點(diǎn)熱功率[15-16]可表示為

式中C為水的比熱。

考慮到管道熱損失，在其傳輸中管道首末節(jié)點(diǎn)的水流溫度的降落為

式中：start和end分別為水流進(jìn)入和離開(kāi)管道時(shí)的溫度，℃；a為外界環(huán)境溫度，℃；為管道單位長(zhǎng)度的熱傳導(dǎo)系數(shù)，W/(m·K)；為管道長(zhǎng)度，m。

在多個(gè)管道的交匯節(jié)點(diǎn)，其匯合后的溫度計(jì)算式為

式中：in、out分別為進(jìn)、出水管道溫度，℃；in、ou分別為進(jìn)、出水管道質(zhì)量流率，kg/s。

2.3 冷力子系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)建模

冷力子系統(tǒng)與熱力子系統(tǒng)的模型類(lèi)似，亦可以由式(5)—(9)描述，此處不再贅述。

2.4 分布式能源站穩(wěn)態(tài)建模

分布式能源站采用能源集線(xiàn)器理論[17]進(jìn)行建模，得到能源站的數(shù)學(xué)模型為

在以熱定電/冷的運(yùn)行模式下，得到能源站的熱電比和熱冷比分別為

能源站各能量轉(zhuǎn)換元件的轉(zhuǎn)換效率及能量流的分配系數(shù)取值如表1所示。

表1 能源站的耦合系數(shù)

經(jīng)計(jì)算，得到能源站的熱電比m,e為0.54，熱冷比m,c為3.87。

2.5 混合潮流模型

對(duì)綜合能源系統(tǒng)各子系統(tǒng)進(jìn)行解耦建模是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)潮流分析的基礎(chǔ)?；陔娏ψ酉到y(tǒng)、熱力子系統(tǒng)、冷力子系統(tǒng)和分布式能源站的模型，建立綜合能源系統(tǒng)的混合潮流模型[18]：

式(12)、(13)分別表示電力子系統(tǒng)的有功偏差和無(wú)功偏差；式(14)—(17)分別表示熱力子系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)熱功率偏差、供熱網(wǎng)絡(luò)回路壓力降偏差、供熱溫度偏差和回?zé)釡囟绕睿?、和分別為系統(tǒng)給定有功功率、無(wú)功功率和熱功率；和分別為電力子系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓向量和導(dǎo)納矩陣；s為供熱網(wǎng)絡(luò)形成的降階的關(guān)聯(lián)矩陣；為管道的阻抗系數(shù)；s、r分別為與供熱網(wǎng)絡(luò)、回?zé)峋W(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和流量有關(guān)的矩陣；s、r分別為與供熱溫度、輸出溫度有關(guān)的列向量。

對(duì)于綜合能源系統(tǒng)，潮流計(jì)算的本質(zhì)是在給定一系列條件下求取系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)的過(guò)程，可通過(guò)Newton-Raphson算法求解式(12)。其中，電力子系統(tǒng)、熱力子系統(tǒng)負(fù)荷分別如表2、3所示。

3 綜合能源系統(tǒng)特性分析

對(duì)于熱力子系統(tǒng)，從“源”和“荷”2個(gè)角度來(lái)開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)對(duì)綜合能源系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流的影響特性分析。首先是從“源”的角度，即熱力子系統(tǒng)管網(wǎng)內(nèi)部的相關(guān)參數(shù)，具體包括熱源節(jié)點(diǎn)的供水溫度、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的出水溫度、熱網(wǎng)管道的長(zhǎng)度和直徑；其次是從“荷”的角度，即熱力子系統(tǒng)所供應(yīng)的熱負(fù)荷的功率。

3.1 源節(jié)點(diǎn)供水溫度

在其他技術(shù)參數(shù)均一致的情況下，設(shè)置100、90、80、70℃共4組不同的源節(jié)點(diǎn)供水溫度，計(jì)算不同源節(jié)點(diǎn)供水溫度下的穩(wěn)態(tài)潮流，得到管道穩(wěn)態(tài)流量、節(jié)點(diǎn)供水溫度和節(jié)點(diǎn)回水溫度，見(jiàn)圖3。

表2 電力子系統(tǒng)負(fù)荷

表3 熱力子系統(tǒng)負(fù)荷

由圖3(a)可知，源節(jié)點(diǎn)供水溫度越低，管道內(nèi)穩(wěn)態(tài)流量越大；由式(7)的熱功率方程也可得到同樣的結(jié)論。由圖3(b)可知，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)供水溫度降低時(shí)，各節(jié)點(diǎn)供水溫度也隨之降低，但各節(jié)點(diǎn)供水溫度之間的相對(duì)關(guān)系不變，即各節(jié)點(diǎn)供水溫度的變化趨勢(shì)不變。由圖3(c)可知，在不同的源節(jié)點(diǎn)供水溫度下，各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的回水溫度仍與設(shè)置的出水溫度相同，為50℃，非負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的回水溫度隨源節(jié)點(diǎn)供水溫度的下降而略微上升，變化幅度很小。

圖3 不同源節(jié)點(diǎn)供水溫度下的穩(wěn)態(tài)特性

同時(shí)，計(jì)算結(jié)果表明：在計(jì)算耦合環(huán)節(jié)輸出熱功率時(shí)，熱力子系統(tǒng)多個(gè)變量的變化相互抵消，使得耦合環(huán)節(jié)的熱能出力基本保持不變。在“以熱定電”的運(yùn)行模式下，耦合環(huán)節(jié)的電能出力也基本不變。同理，在“以熱定冷”的運(yùn)行模式下，冷力子系統(tǒng)供給的功率也基本不變。

3.2 負(fù)荷節(jié)點(diǎn)出水溫度

在其他技術(shù)參數(shù)均一致的情況下，設(shè)置50、40、30、20℃共4組不同的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)出水溫度，計(jì)算不同負(fù)荷節(jié)點(diǎn)出水溫度下的穩(wěn)態(tài)潮流，得到管道穩(wěn)態(tài)流量、節(jié)點(diǎn)供水溫度和節(jié)點(diǎn)回水溫度，如圖4所示。

由圖4(a)可知，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)出水溫度越低，管道內(nèi)穩(wěn)態(tài)流量越??；由式(7)的熱功率方程也可得到同樣結(jié)論。由圖4(b)可知，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)出水溫度降低，各節(jié)點(diǎn)供水溫度也相應(yīng)降低，其降低幅度遠(yuǎn)小于出水溫度的降低幅度。由圖4(c)可知，當(dāng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)出水溫度降低時(shí)，各節(jié)點(diǎn)回水溫度也隨之降低，但各節(jié)點(diǎn)回水溫度之間的相對(duì)關(guān)系不變，即各節(jié)點(diǎn)回水溫度的變化趨勢(shì)不變。

圖4 不同負(fù)荷節(jié)點(diǎn)出水溫度下的穩(wěn)態(tài)特性

3.3 熱網(wǎng)管道長(zhǎng)度

在其他技術(shù)參數(shù)均一致的情況下，設(shè)置0.5、0.75、1、1.25倍標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度共4組不同的熱網(wǎng)管道長(zhǎng)度，計(jì)算不同熱網(wǎng)管道長(zhǎng)度下的穩(wěn)態(tài)潮流，得到管道穩(wěn)態(tài)流量、節(jié)點(diǎn)供水溫度和節(jié)點(diǎn)回水溫度，如圖5所示。

圖5 不同管道長(zhǎng)度下的穩(wěn)態(tài)特性

由圖5可知，當(dāng)熱網(wǎng)管道長(zhǎng)度增加時(shí)，管道穩(wěn)態(tài)流量有小幅度的增長(zhǎng)，各節(jié)點(diǎn)供水溫度和回水溫度有小幅度的下降。這是因?yàn)殡S著熱網(wǎng)管道長(zhǎng)度增加，熱量在以水為介質(zhì)的傳輸過(guò)程中的損耗增大，表現(xiàn)為溫度的損耗增加。如式(8)所示，管道越長(zhǎng)，管道末端溫度越低，故各節(jié)點(diǎn)供水溫度和回水溫度均下降，且供水溫度下降更明顯。因此，熱力管網(wǎng)供給熱功率的溫差變小，則管道流量相應(yīng)增加，從而保證熱負(fù)荷的充足供給。

3.4 熱網(wǎng)管道直徑

在其他技術(shù)參數(shù)均一致的情況下，設(shè)置0.5、0.75、1、1.25倍標(biāo)準(zhǔn)直徑共4組不同的熱網(wǎng)管道直徑，計(jì)算不同熱網(wǎng)管道直徑下的穩(wěn)態(tài)潮流，得到管道穩(wěn)態(tài)流量、節(jié)點(diǎn)供水溫度和節(jié)點(diǎn)回水溫度，如圖6所示。

圖6 不同管道直徑下的穩(wěn)態(tài)特性

由圖6可知，改變熱網(wǎng)管道直徑，對(duì)管道穩(wěn)態(tài)流量、各節(jié)點(diǎn)供水溫度和回水溫度幾乎沒(méi)有影響。在理論上，無(wú)論多細(xì)的管道，可供的熱功率都是無(wú)窮大的，但是管道越細(xì)阻力越大，當(dāng)管道直徑小于一定數(shù)值時(shí)，會(huì)造成運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。

3.5 節(jié)點(diǎn)熱負(fù)荷功率

在其他技術(shù)參數(shù)均一致的情況下，設(shè)置0.5、0.75、1、1.25倍標(biāo)準(zhǔn)功率共4組不同的熱負(fù)荷功率，計(jì)算不同熱負(fù)荷功率下的穩(wěn)態(tài)潮流，得到管道穩(wěn)態(tài)流量、節(jié)點(diǎn)供水溫度和節(jié)點(diǎn)回水溫度，如圖7所示。

圖7 不同熱負(fù)荷下的穩(wěn)態(tài)特性

由圖7(a)可知，熱網(wǎng)供給的熱負(fù)荷功率越大，其管道流量也越大，這也符合熱功率方程中熱功率與流量成正比的關(guān)系。而從圖7(b)和圖7(c)中可以看到，隨著熱負(fù)荷功率的增加，各節(jié)點(diǎn)的供水溫度和回水溫度都有小幅度的上升。

同時(shí)，計(jì)算結(jié)果表明：當(dāng)熱力子系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)熱負(fù)荷增大時(shí)，電力子系統(tǒng)母線(xiàn)電壓得到一定幅度的提升。因?yàn)楫?dāng)熱負(fù)荷增大時(shí)，為了滿(mǎn)足供熱需求，耦合環(huán)節(jié)的熱出力隨之增大，在恒定熱電比的約束下，耦合環(huán)節(jié)的電出力也增大，而耦合環(huán)節(jié)在電力子系統(tǒng)中相當(dāng)于一個(gè)分布式電源，故電源出力增加，對(duì)各節(jié)點(diǎn)電壓起到了一定的支撐作用。并且，當(dāng)熱力子系統(tǒng)熱負(fù)荷需求發(fā)生變化時(shí)，冷力子系統(tǒng)供能水平隨著熱力子系統(tǒng)熱負(fù)荷功率的增加而提高，耦合環(huán)節(jié)恒定熱冷比的限定，使得耦合環(huán)節(jié)的熱能出力與冷能出力有明確的比例關(guān)系，具有同樣的變化趨勢(shì)。

4 結(jié)論

建立了綜合能源系統(tǒng)的混合潮流模型，利用Newton-Raphson算法進(jìn)行混合潮流求解，獲取了綜合能源系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性，并探討了熱力子系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)對(duì)綜合能源系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流的影響特性，得到以下結(jié)論：

1）源節(jié)點(diǎn)供水溫度越低，管道內(nèi)穩(wěn)態(tài)流量越大，各節(jié)點(diǎn)供水溫度也越低，但各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的回水溫度仍與設(shè)置的出水溫度相同，非負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的回水溫度隨源節(jié)點(diǎn)供水溫度的下降而略微上升，變化幅度很小。

2）負(fù)荷節(jié)點(diǎn)出水溫度越低，管道內(nèi)穩(wěn)態(tài)流量越小，各節(jié)點(diǎn)供水溫度也相應(yīng)降低，各節(jié)點(diǎn)回水溫度也隨之降低，但各節(jié)點(diǎn)回水溫度的走勢(shì)不變。

3）當(dāng)熱網(wǎng)管道長(zhǎng)度增加時(shí)，管道穩(wěn)態(tài)流量有小幅度的增長(zhǎng)，管道末端溫度降低，故各節(jié)點(diǎn)供水溫度和回水溫度均下降。

4）改變熱網(wǎng)管道直徑，對(duì)管道穩(wěn)態(tài)流量、各節(jié)點(diǎn)供水溫度和回水溫度幾乎沒(méi)有影響。

5）熱力管網(wǎng)供給的熱負(fù)荷功率越大，其管道流量也越大，各節(jié)點(diǎn)的供水溫度和回水溫度都有小幅度的上升。

研究結(jié)果可支撐綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)及優(yōu)化運(yùn)行。

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Analysis of Steady-state Characteristics of Thermal Subsystem in Integrated Energy System

QU Lu, OUYANG Bin, YUAN Zhichang, ZHANG Shuqing, ZENG Rong

(State Key Lab of Power Systems (Department of Electrical Engineering, Tsinghua University),Haidian District, Beijing 100084, China)

The integrated energy system (IES) includes various energy forms, complex operation modes, abundant control equipment and coupling links, which brings challenges to its steady-state modeling and steady-state power flow calculation. In order to obtain the steady-state characteristics of the thermal subsystem in the IES, the topological structure of the typical IES was provided; the steady-state models of the power subsystem, the thermal subsystem, the cold subsystem and the distributed energy station were established respectively, and then the hybrid power flow model was established, and the Newton- Raphson algorithm was used to solve the hybrid power flow; the influence of the key technical parameters (including the water supply temperature of the source node, the water outlet temperature of the load node, the length and diameter of the heat network pipe, and the heat load power) on the steady-state power flow of the IES was analyzed. The analysis results can support the planning, design and optimal operation of the IES.

integrated energy system (IES); thermal subsystem; steady-state modelling; steady-state power flow

10.12096/j.2096-4528.pgt.19154

TM 721

2019-10-24。

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2018YFB0905105)。

Project Supported by National Key Research and Development Program of China (2018YFB0905105).

(責(zé)任編輯 尚彩娟)