综合能源系统能量枢纽多样性建模和典型适用性研究

doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.07.003

综合智慧能源 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (7): 22-29.doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.07.003

综合能源系统能量枢纽多样性建模和典型适用性研究

李宜哲^a(), 王丹^a^,^b^,^*(), 贾宏杰^a^,^b, 周天烁^a, 曹逸滔^a, 张帅^a, 刘佳委^a

a.智能电网教育部重点实验室，天津大学，天津 300072
b.天津市智慧能源与信息技术重点实验室，天津大学，天津 300072

收稿日期:2023-05-17 修回日期:2023-06-19 接受日期:2023-07-25 出版日期:2023-07-25
通讯作者: *王丹（1981），男，副教授，博士生导师，博士，从事综合能源系统，智能配用电系统，分布式能源与微网等方面的研究，wangdantjuee@tju.edu.cn。
作者简介:李宜哲（1993），男，工程师，在读博士研究生，从事综合能源系统分析等方面的研究，yzli@tju.edu.cn。
基金资助:
国家重点研发计划项目(2018YFB0905000)

Diverse modeling methods for energy hubs in integrated energy systems and their typical applications

LI Yizhe^a(), WANG Dan^a^,^b^,^*(), JIA Hongjie^a^,^b, ZHOU Tianshuo^a, CAO Yitao^a, ZHANG Shuai^a, LIU Jiawei^a

a. Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education，Tianjin University， Tianjin 300072， China
b. Key Laboratory of Smart Energy & Information Technology of Tianjin Municipality ，Tianjin University， Tianjin 300072， China

Received:2023-05-17 Revised:2023-06-19 Accepted:2023-07-25 Published:2023-07-25
Supported by:
National Key R&D Program of China(2018YFB0905000)

摘要/Abstract

摘要：

在“双碳”背景下，综合能源系统（IES）的规划和运行对有效能利用率、能量不可用性、碳排放水平等多种评价指标提出新的要求。选择适当的分析要素并建立机理模型成为IES研究的一项重要任务。能量枢纽在IES中扮演着能量传输和转换的关键角色，决定着能量的转化和分配过程，并深刻地影响多维评价视角下的系统供能水平。因此，如何通过多样性的建模方法构建能量枢纽多要素模型成为IES分析的关键。梳理和分析了基于4种要素的能量枢纽建模方法，总结其内在机理以及匹配能源系统发展需求的适用性，为理论研究和实际应用提供参考依据。

关键词: 综合能源系统, 评价指标, 有效能, 能量无序性, 碳排放, 能量枢纽, 碳中和

Abstract:

Under the background of "dual carbon"， the planning and operation of an integrated energy system （IES） is faced with new requirements on various evaluation indicators， such as effective energy utilization rate， energy unavailability and carbon emission level. In this context， selecting appropriate analytical elements and establishing their mechanism models has become an important task in IES research. An energy hub plays a key role in energy transmission and conversion in an IES， determining the distribution of energy and profoundly affecting the energy supply of the system from the perspective of multidimensional evaluation. Therefore， how to construct a multi-element model of an energy hub has become a key issue in IES analysis. The modeling methods of energy hubs with four modeling elements are analyzed， and their mechanisms and the applicability to match the development of energy systems are studied. The study provides references for following theoretical researches and practical applications.

Key words: integrated energy system, evaluation index, effective energy, energy disorder, carbon emission, energy hub, carbon neutrality

中图分类号:

TK01

李宜哲, 王丹, 贾宏杰, 周天烁, 曹逸滔, 张帅, 刘佳委. 综合能源系统能量枢纽多样性建模和典型适用性研究[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(7): 22-29.

LI Yizhe, WANG Dan, JIA Hongjie, ZHOU Tianshuo, CAO Yitao, ZHANG Shuai, LIU Jiawei. Diverse modeling methods for energy hubs in integrated energy systems and their typical applications[J]. Integrated Intelligent Energy, 2023, 45(7): 22-29.

图/表 7

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表1

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参考文献 21

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要素	模型类别	特征与共性	应用价值
能量	传统能量枢纽能量模型	非线性方程，内部抽象化	提升供需匹配经济性、安全性、可靠性、灵活性
	基于状态参数矩阵能量枢纽能量模型	线性方程，内部部分描述
	基于标准化矩阵的能源枢纽能量模型	线性方程，内部完整描述
㶲	传统能量枢纽有效能模型	非线性方程，二端口抽象化	提升品质能源利用效率，有助于量、质协同优化
㶲	基于标准化矩阵能量枢纽有效能模型	线性方程，内部完整描述	提升品质能源利用效率，有助于量、质协同优化
熵增	大节点型能量枢纽熵态模型	线性方程，忽略内部结构	传统能源与可再生能源协同、高质量供能
熵增	基于标准化矩阵能量枢纽熵态模型	线性方程，内部完整描述	传统能源与可再生能源协同、高质量供能
碳排放	无损的能量枢纽碳排放模型	线性方程，内部部分描述	有助于科学、合理地促进低碳转型
	有损大节点型的能量枢纽碳排放模型	线性方程，忽略内部结构
	有损矩阵型能量枢纽碳排放模型	非线性方程，二端口抽象化

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Diverse modeling methods for energy hubs in integrated energy systems and their typical applications

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