区域综合能源系统的建模仿真与潮流分析

传统的能源系统是相互独立,缺少互动的分散式运行管理方式,这样势必造成能量的浪费以及能源结构不够优化。将独立运行的电、气、热系统,以及分布式能源系统在某个区域范围内进行综合管理,构建区域综合能源系统,是实现冷、热、电、气、太阳能等多能源品种的协调互补和集成优化,提升能源利用率,优化能源结构的有效方式。本文以综合能源系统为研究对象,围绕综合能源系统中多能源网络之间的耦合特性和交互行为,进行了建模、仿真与潮流分析研究。本文主要内容如下:1)研究了综合能源系统多能源架构下,分布式微电网系统微源、其他设备级能源环节、单元级能源系统的基础建模,对综合能源系统不同设备和系统的运行特性进行了分析。2)进行了综合能源系统的互动特性与建模仿真研究。为反映多能源系统的耦合特性,设置了两种耦合模式,一种是以微型燃气轮机作为耦合设备,另一种是以空调系统与燃气锅炉作为耦合设备。针对这两种耦合模式建立了综合电力网络和天然气管网约束的微型燃气轮机仿真模型,以及体现空调与燃气锅炉耦合方式的仿真模型。利用算例分析得到微型燃气轮机电气参数与天然气管网系统之间的相互影响特性。3)进行了区域综合能源系统潮流分析。分析了区域综合能源系统电、气、热多能流特点,根据电力网络、天然气网络的特点进行了综合能源系统网络潮流建模,并构造了能源集线器模型。针对不同运行模式下,各设备的耦合特性对不同能源子网络之间的相互影响和交互作用,研究了综合能源潮流模型的求解问题,实现了综合能源系统多能流的统一求解。4)以某开发区综合能源系统为研究算例,从独立系统约束条件以及边界综合约束条件共同分析了不同运行模式下系统的运行状态,对不满足约束条件的运行状态提出了调整策略,保证了系统的安全稳定运行,验证了所提潮流模型以及计算算法的有效性。