综合能源系统（integrated energy systems,IES）是能源互联网的载体,对提高能源利用率,实现可持续发展意义重大。能流计算是IES分析理论中的基础算法之一,现有的IES能流计算模型较为复杂且解耦后的能流算法并不统一。亟需选取简化的IE...
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综合能源系统（integrated energy systems,IES）是能源互联网的载体,对提高能源利用率,实现可持续发展意义重大。能流计算是IES分析理论中的基础算法之一,现有的IES能流计算模型较为复杂且解耦后的能流算法并不统一。亟需选取简化的IES模型并统一能流算法,以提高IES能流分析效率。考虑到电网在IES中的核心地位,将配电网常用的前推回代法应用于IES统一能流计算中。然而传统算法既不能有效处理现代电网中的多PV节点问题,也无法直接应用于其它异质能源网的能流计算中。本文对此展开研究,提出了城市综合能源网统一前推回代能流计算方法。主要研究工作如下:1)搭建了城市综合能源网中电力、热力以及天然气网络的稳态与动态模型。其中考虑到不同网络能流暂态时间尺度的差异,电网均采用交流潮流稳态模型;热网在稳态模型的基础上考虑其慢时间尺度带来的时间延时问题;气网静态模型选择适用于配气网压力的管道模型,动态模型则采用偏微分方程描述动态过程。配合耦合环节实现了城市IES的整体模型搭建,为统一方法能流解算奠定基础。2)提出一种城市综合能源网统一前推回代能流计算方法。电力潮流计算中,分别采用改进影响因子矩阵法与叠加定理,有效解决了现代配网多PV节点与闭环运行问题;热力能流计算中,采用供回热网解耦的方式,基于热电比拟思想,完善了热力系统前推回代能流算法;对于天然气能流计算,基于解环和线性化气流补偿思想,有效解决了非线性含环气网无法叠加求解的难题,提出了适用于天然气网络的前推回代算法改进;基于耦合环节模型,实现了城市综合能源网统一前推回代法能流计算。3)仿真算例与结果分析表明,所提出方法具有良好的可行性与适用性。电力潮流计算中的改进算法很好地解决了传统前推回代法无法有效处理多PV节点以及环网的问题,最小二乘法的引入在保证算法精度的同时并未增加计算负担;热力能流中的解耦算法对辐射状的供热网与汇聚状的回热网均具有良好的适用性;天然气系统的补偿气流法可以很好地处理非线性气网的求解问题,与梯度法相比优势明显。在综合能源系统单时段能流计算中,通过静特性分析展示了各子系统间的协调互动以及对风电消纳的影响,多时段能流计算则展示了城市综合能源网各节点负荷及耦合元件出力的动态变化过程。所提算法在实现城市综合能源网能流算法统一的同时,仍保留了传统前推回代算法收敛性好,对初值要求不高且编程简单等优点。对于非线性气网的解算,所提补偿气流法可高效地处理环网问题,与其它算法相比优势明显。
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