计及多能耦合的区域综合能源系统电气热能流计算研究附Matlab代码

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🔥 内容介绍

1. 多能耦合特性分析

• 能源转换设备

  ：区域综合能源系统包含多种能源转换设备，如热电联产机组（CHP）、电锅炉、热泵等。CHP 机组可同时生产电能和热能，其发电和供热功率存在一定的耦合关系；电锅炉将电能转换为热能，热泵则通过消耗电能从低温热源提取热量并提升温度用于供热。

• 能源存储设备

  ：电池储能系统可存储电能，在电力系统负荷低谷时充电，高峰时放电；蓄热罐可存储热能，在热能生产过剩时储存热量，需求大时释放热量。这些储能设备的存在使得电气热能流在时间上具有可调节性。

• 负荷特性

  ：区域内的电负荷和热负荷具有不同的特性。电负荷受工业生产、居民生活用电等因素影响，具有一定的峰谷特性；热负荷则与季节、天气以及建筑物的保温性能等密切相关。同时，一些用户可能存在电、热联合需求，如数据中心既需要大量电能维持设备运行，又有一定的散热需求可通过余热回收利用来满足部分供热需求。

2. 电气热能流计算模型

3. 计算方法

• 顺序迭代法

  ：先进行电力系统潮流计算，得到各节点的电压和功率分布，然后根据电力系统的运行状态确定能源转换设备的运行模式，进而计算热力系统的热能流。在热力系统计算中，考虑热网的水力工况和热平衡关系，通过迭代求解热网中的温度和热功率分布。计算过程中，不断更新能源转换设备的运行参数，以反映电气热能流之间的相互影响，直到满足收敛条件。

• 联立求解法

  ：将电力系统模型、热力系统模型和多能耦合模型联立起来，形成一个大规模的非线性方程组。采用牛顿 - 拉夫逊法、高斯 - 赛德尔法等数值计算方法对该方程组进行求解，直接得到电气热能流的分布。这种方法能够同时考虑电力系统和热力系统的相互作用，计算精度较高，但计算量较大，对计算机性能要求较高。

4. 算例分析

• 系统参数设置

  ：以一个包含若干发电机、CHP 机组、电锅炉、热泵、电力负荷和热负荷的区域综合能源系统为例，设定各设备的额定参数、运行特性参数，以及电力系统和热力系统的网络参数，如输电线路的阻抗、热网管道的长度、管径、保温系数等。

• 不同工况计算

  ：分别计算夏季和冬季典型工况下的电气热能流分布。夏季电负荷较高，热负荷相对较低，主要考虑空调等制冷设备的用电需求；冬季热负荷较高，电负荷除了常规用电外，还需考虑电采暖设备的用电。通过计算分析不同工况下能源转换设备的运行状态、电力系统和热力系统的潮流分布，以及多能耦合对系统运行的影响。

• 结果分析

  ：对比不同计算方法的结果，分析其计算精度和计算效率。同时，通过改变系统中的某些参数，如 CHP 机组的热电比、电锅炉的功率等，研究多能耦合特性对电气热能流分布的影响规律，为区域综合能源系统的优化运行和规划提供参考依据。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

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