基于能量网络理论的综合能源系统建模与分析

《基于能量网络理论的综合能源系统建模与分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、工程硕士学位论文基于能量网络理论的综合能源系统建模与分析作者姓名邱明工程领域电气工程校内指导教师陈皓勇教授校外指导教师周少雄高级工程师所在学院电力学院论文提交日期2018年4月ModelingandAnalysisofIntegratedEnergySystembasedonEnergyNetworkTheoryADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：QiuMingSupervisor：Prof.ChenHaoyongSeniorEngineerZhouShaoxiongSouthChinaUniversity

2、ofTechnologyGuangzhou,China分类号：TM732学校代号：10561学号：201621011530华南理工大学硕士学位论文基于能量网络理论的综合能源系统建模与分析（国家重点研发计划项目资助：2016YFB0900100）作者姓名：邱明指导教师姓名、职称：陈皓勇教授、周少雄高级工程师申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电气工程论文形式：□产品研发□工程设计☑应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：综合能源系统建模分析论文提交日期：2018年4月20日论文答辩日期：2018年5月29日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：2018年6月日答辩委员会

3、成员：主席：朱继忠委员：唐文虎、刘明波、钟庆、荆朝霞、陈皓勇摘要随着能源供应的日益紧张和环境污染的日益严重，综合能源系统得到蓬勃发展。综合能源系统包含多种类型的能量，能实现电、气、热/冷等能量的相互耦合、转化和传输。现有理论难以适应能源系统中能量耦合关系由弱变强的趋势，因此需要从物理本质上揭示综合能源系统能量传递转化的机理，并以此为基础对综合能源系统建模与分析。本文主要内容有：（1）建立能量网络的基础理论体系。能量网络理论将非平衡态热力学、电网络理论、分析力学等理论有机结合起来，揭示能量传递转化的机理。将能量传递的普遍化方程用于能量在传递单元中的分析，为不同形式的能量传递建

4、立统一的数学模型。（2）基于能量网络基础理论建立能量网络模型，为综合能源系统的图形化、网络化建模提供基础。首先，用阻性元件、容性元件和感性元件、广义回转器和广义变压器分别表示能量流动过程中存在的能量耗散、储存和转换；然后，基于传递公理，分析了传递系数为恒值与传递系数不为恒值情况下的能量流动情况，并建立时不变情况下能量传递的能量网络模型；最后，根据电学中的Maxwell方程组、流体力学中的Navier-Stokes方程、热力学中的能量平衡方程，分别建立了电能、压能和热能传递的时变能量网络等值模型。（3）基于能量网络理论的综合能源系统分析。首先，基于能量网络理论对某综合能源系统

5、的能量传递单元进行建模。然后，以能耗最小为目标，结合系统的稳态运行约束，采用粒子群算法，优化该综合能源系统的运行。最后将优化后的结果并与优化前的进行对比。（4）基于时变能量网络理论的综合能源系统建模。基于时变能量网络理论，建立时变传递线（管）路的能量网络等值模型。为研究不同侧扰动对综合能源系统的影响，建立了综合能源系统主要耦合元件（感应电动机和离心泵等）的能量网络等值模型。在时变能量网络等值模型的基础上，构建包含状态约束和输出约束的时变能量网络数学模型，以一算例验证了时变能量网络理论的有效性，为综合能源系统的动态分析、运行和规划奠定基础。关键词：综合能源系统；能量传输；能量

6、网络；建模IAbstractWiththeincreasinglytenseenergysupplyandincreasinglyseriousenvironmentalpollution,integratedenergysystemhasbeendevelopingvigorously.Integratedenergysystemcontainsmanykindsofenergy,realizingthecoupling,transformationandtransmissionofenergysuchaselectricity,gas,heatandcold.Theex

7、istingtheoryisdifficulttoadapttothestrongertrendofenergycouplinginenergysystem.Thereforeitisnecessarytorevealthemechanismofenergytransferandtransformationinintegratedenergysystemfromthenatureofphysics,whichlaysfoundationforthemodelingandanalysisofintegratedene