综合能源系统的做功域和做功能力_27页_8mb

报告摘要

第九届IEEE能源互联网与能源系统集成国际会议总结

核心内容

本次会议围绕综合能源系统的做功域和做功能力展开，重点探讨了在提升能源综合利用效率和保障用户能量品质需求的前提下，如何通过做功域模型和安全边界求解方法优化综合能源系统的运行策略。研究提出了一种改进型二分法，用于高效求解做功域的安全边界，并分析了做功域与运行域之间的几何变换关系，包括等距变换、相似变换和非线性变换。

主要观点

能源与环境现状
- 当前能源系统面临提高能源综合利用效率的需求，既需增加可再生能源接入（开源），也需减少能量损失（节流）。
- 能量的品质（做功能力）比数量更为重要，优化用能策略应在保障用户能量品质的前提下进行，从而实现节能目标。
做功域与做功能力模型
- 做功域是指综合能源系统（IES）在安全运行状态下所有可能的负荷烟构成的工作点集合，是一个封闭区域。
- 做功能力（TWC）是指在满足安全准则时，IES能够向负荷供应的烟之和的最大值。
- 最大做功能力（TWCmax）是指在当前安全准则下，IES能够向负荷供应的烟之和的最大值，用于评估系统的性能极限。
做功域与运行域的数学关系
- 定理1：做功域的工作点与运行域的工作点之间存在线性映射关系。
- 推论1：做功域与运行域之间的几何关系取决于运行状态下的能质函数值，大多数IES呈现为非线性变换关系。
改进型二分法
- 该方法用于求解做功域的安全边界，能够兼顾计算精度和效率。
- 与传统采样法相比，改进型二分法在相同精度下计算时间更短，且通过调节收敛精度可以实现与小步长采样法相似的效果。
做功能力与供能能力的关系
- 做功能力和供能能力并不总是正相关，提升供能能力可能降低做功能力。
- 传统优化调度策略可能无法兼顾做功能力，需考虑两者的协同优化。
系统运行参数对做功能力的影响
- 天然气分配比例系数、供热分配系数等参数对TWCmax和TSCmax有显著影响。
- 在不同运行工况下，系统可能处于最大供能能力或最大做功能力状态，但并非总是同步。
拓扑参数对做功能力的影响
- 热力管道长度增加会导致能量损耗增加，影响做功能力。
- 管道增长会导致运行域和做功域范围收缩，做功能力差异更加明显。
算例验证
- 通过Type I、Type II、Type III三种典型能源站的算例，验证了做功域模型的可行性。
- 结果表明，改进型二分法在计算效率和精度方面优于传统方法。

关键信息

做功域模型：通过负荷烟作为状态变量，构建了IES的做功域，能够更准确地反映系统的安全运行范围。
安全边界求解：改进型二分法能够有效求解做功域的安全边界，提升计算效率。
几何变换关系：做功域与运行域之间的几何关系受能质函数影响，大多数情况下为非线性变换。
优化策略：需同时考虑IES的供能能力和做功能力，以兼顾用户需求和系统效率。
实际应用：通过不同算例的分析，展示了做功域模型在IES规划和运行中的潜在应用价值。

算例结果

IES类型	TWCmax/MW	TSCmax/MW	TWCmax与TSCmax差异
Type I	9.8374	14.6517	4.8143
Type II	9.4110	14.8335	5.4225
Type III	10.1321	16.2019	6.0698

在最大供能能力工况下，系统做功能力不一定达到最大。
在最大做功能力工况下，系统供能能力不一定达到最大。

结论

本次研究提出了综合能源系统的做功域与做功能力模型，揭示了做功域与运行域之间的数学关系和几何变换特性。通过改进型二分法求解安全边界，能够有效提升计算效率与精度。同时，研究指出在优化调度中需兼顾供能能力和做功能力，以满足用户对能量品质的需求，为综合能源系统的规划与运行提供了新的理论支持与方法参考。

参考文献

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