綜合能源系統(tǒng)作為未來(lái)實(shí)現(xiàn)全球能源互聯(lián)網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的重要物理載體,可以使不同種類能源協(xié)同互補(bǔ)、端口廣泛接入以及消納高比例可再生能源,充分實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用。因?yàn)榫C合能源系統(tǒng)具有因地制宜的多元化結(jié)構(gòu)和廣泛接入“即插即用”的泛化特性,使得綜合能源系統(tǒng)發(fā)展與政策導(dǎo)向、市場(chǎng)新興業(yè)態(tài)以及其他領(lǐng)域優(yōu)秀技術(shù)產(chǎn)生了緊密的關(guān)聯(lián)性,也造成了綜合能源系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)建模的多樣性和復(fù)雜性。本文研究由此問(wèn)題深入展開(kāi),首先,在對(duì)綜合能源系統(tǒng)架構(gòu)特點(diǎn)分類的基礎(chǔ)上,分析目前綜合能源系統(tǒng)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題。然后,結(jié)合關(guān)聯(lián)性問(wèn)題對(duì)綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)建模,闡明內(nèi)部運(yùn)行情況以及關(guān)聯(lián)效應(yīng)。主要?jiǎng)?chuàng)新和成果如下:(1)針對(duì)目前綜合能源系統(tǒng)在環(huán)境污染控制和清潔運(yùn)行方面研究較少,本文將污染物總量控制理論引入綜合能源系統(tǒng)建模,提出了綜合能源系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化模型。實(shí)現(xiàn)了綜合能源系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)行以及區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的提高,為綜合能源系統(tǒng)清潔運(yùn)行規(guī)劃提供了理論方法。(2)由于綜合能源系統(tǒng)內(nèi)部多種能源之間在傳輸和轉(zhuǎn)化的過(guò)程中形成了強(qiáng)z1合關(guān)系,從而使系統(tǒng)碳排放過(guò)程難以清晰界定,碳排放總量無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)量。針對(duì)此問(wèn)題,本研究根據(jù)綜合能源系統(tǒng)低碳運(yùn)行的控制原理,提出了生命周期能源鏈分析方法,結(jié)合碳交易手段構(gòu)建了綜合能源系統(tǒng)低碳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型,并分析了該方法對(duì)系統(tǒng)并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種運(yùn)行方式的影響,為綜合能源系統(tǒng)參與碳交易、實(shí)現(xiàn)低碳化調(diào)控提供了理論方法。(3)針對(duì)孤島型綜合能源系統(tǒng)中發(fā)展電動(dòng)汽車的問(wèn)題,提出了居民使用電動(dòng)汽車的心理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,構(gòu)造了獨(dú)立海島終端一體化系統(tǒng)。通對(duì)系統(tǒng)的仿真優(yōu)化,可以模擬出合理的電動(dòng)汽車投放數(shù)量方案,并分析了不同方案對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響,為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車推廣和島嶼電氣化提供了理論方法。(4)樓宇型綜合能源系統(tǒng)作為靈活的用戶側(cè)終端,可以與儲(chǔ)能設(shè)備和電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)深度耦合。為提高能源利用效率,降低能耗,本研究提出了綜合能源系統(tǒng)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”多向互動(dòng)模式。通過(guò)結(jié)合V2G技術(shù)和室溫控制,對(duì)面向冷/熱/電負(fù)荷需求的樓宇型綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行建模優(yōu)化,并根據(jù)用戶對(duì)電動(dòng)汽車的使用行為提出不同調(diào)度策略,為實(shí)現(xiàn)樓宇綜合能源系統(tǒng)內(nèi)能量多向互動(dòng)模式和V2G技術(shù)應(yīng)用提供了理論方法。(5)由于綜合能源系統(tǒng)的多種負(fù)荷需求之間存在耦合關(guān)系,傳統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法難以滿足綜合能源系統(tǒng)混合負(fù)荷預(yù)測(cè)需求。針對(duì)此問(wèn)題,本研究提出了多層LSTM多任務(wù)深度學(xué)習(xí)算法,結(jié)合VIP技術(shù)和Spearman秩相關(guān)性分析,構(gòu)建了綜合能源系統(tǒng)混合負(fù)荷預(yù)測(cè)模型,并采用均方根誤差對(duì)預(yù)測(cè)精度進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,本研究所構(gòu)建的預(yù)測(cè)模型,有效解決了綜合能源系統(tǒng)混合負(fù)荷間因強(qiáng)耦而合難于預(yù)測(cè)的問(wèn)題,為人工智能技術(shù)在綜合能源系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)上的應(yīng)用提供了指導(dǎo)思路。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM73;TK01
【部分圖文】：

氣系統(tǒng)中既可以作為氣源點(diǎn)也可作為負(fù)荷，本研宄在穩(wěn)態(tài)計(jì)算中，為避免節(jié)點(diǎn)負(fù)荷逡逑的重復(fù)計(jì)算，將儲(chǔ)氣站統(tǒng)一作為氣源點(diǎn)。天然氣系統(tǒng)模型主要由氣源、管道、加壓逡逑站、負(fù)荷構(gòu)成，如圖２－１所示：逡逑氣源點(diǎn)逡逑邐］邐網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)邐廠逡逑—0—邐｝—0－—＞逡逑Ｉ邐邋輸氣管道逡逑Ｌ邋Ｊ邐加壓站逡逑儲(chǔ)氣站逡逑圖２－１能源轉(zhuǎn)化示意圖天然氣子系統(tǒng)模型圖逡逑Ｆｉｇ．２－１邋ｔｈｅ邋ｇｒａｐｈ，邋ｏｆ邋Ｎａｔｕｒａｌ邋ｇａｓ邋ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ邋ｍｏｄｅｌ逡逑為了解決傳統(tǒng)方法中計(jì)算量大運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，將含有加壓器的管道選出來(lái)逡逑單獨(dú)建立模型，先給出不含加壓器的情況下天然氣系統(tǒng)管道模型。逡逑１）天然氣管道流量模型逡逑對(duì)于理想絕熱輸氣管道Ｚ，其首末節(jié)點(diǎn)分別為ｗ和《，研究針對(duì)７．０ｂａｒ以上的逡逑尚壓網(wǎng)絡(luò)，其穩(wěn)態(tài)流量力＿米用Ｗｅｙｍｏｕｎｔｈ流體方程計(jì)算［１Ｇ６］，具體表達(dá)式如（２－１邋）、逡逑（２－２）所示：逡逑／邋＝邋／／．？？邋＝ｓＳｎｒ［ｐ＾Ｐｍ）ｘＬｎｘ逡逑ｙ］ｓ％ｎＰ（Ｐｎ＾Ｐｍ）（Ｐｎ邋￣ｐＩ）＾邋ｍｎｅＮＧＮ逡逑２０逡逑

該方法不僅降低了模型計(jì)算量與求解難度，而且可以準(zhǔn)確地計(jì)算出加壓站運(yùn)行時(shí)消逡逑耗的能量。逡逑含燃?xì)怛?qū)動(dòng)型壓縮機(jī)的管道模型如圖２－２：逡逑ｆｍｉ邐ｆｃｏｍ．ｋ邐ｆｏｎ逡逑0—＞邐（＞邐？—邐0逡逑ｍ邐１邐ｏ邐ｎ逡逑�。悖铮恚脲义蠄D２－２含燃?xì)怛?qū)動(dòng)型壓縮機(jī)的管道模型圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－２．邋Ｐｉｐｅｌｉｎｅ邋ｗｉｔｈ邋ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ邋ｄｒｉｖｅｎ邋ｂｙ邋ｇａｓ邋ｔｕｒｂｉｎｅ逡逑壓縮機(jī)模型表達(dá)式：逡逑ｆｃｏｍ邋ｋ邋＝邋ｋ？ｎ邋ｙｌＰｉ邋＿邋Ｐｉ邐（２－３）逡逑＾ｃ0ｍ，邋＝邋［ｎ？，？邋ｆｍｍＴｇａｓ邋（ｎｊａ－＇），ａ邋－１）］／＾，ｏｅ邋ＮＧＮ邐（２－４）逡逑ｆｍｉ邋＿邋ｆｃｏｍ．ｋ邋＾ｃｏｍ邐（２＿５）逡逑ｆ，ｍ邋￣邐，邋ｉ邋ｅ邋ＮＧＮ邐（２－６）逡逑式中：假設(shè)壓縮機(jī)的入口節(jié)點(diǎn)為／，出口節(jié)點(diǎn)為0；人表示為流過(guò)壓縮機(jī)的逡逑流量，表示為經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)所消耗的流量。ｎ？，？為壓縮比：和為入口管道逡逑和出口管道的管道常數(shù)；ｐ，和凡為壓縮機(jī)入口節(jié)點(diǎn)／和出丨丨節(jié)點(diǎn)0的壓力，為逡逑天然氣熱值，７＾為天然氣溫度

２．４模型求解逡逑本研宄采用內(nèi)點(diǎn)法求解氣－電綜合能源系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)最優(yōu)潮流耦合問(wèn)題，具體逡逑流程如圖２－３所不：逡逑初始化逡逑邐ｙ邋［邐逡逑計(jì)算互￥間隙Ｇａｐ逡逑是｜輸出氣－電綜合能逡逑邐？ｃＣ＾Ｇａｐ＞邐？源系統(tǒng)最優(yōu)潮流逡逑｜邐及排＾情況逡逑計(jì)算擾＿因子／／邐１邐ｒ＾±ｉ＼Ｗ逡逑……—ｉ邐１邐Ｌ—逡逑丨電網(wǎng)系統(tǒng)丨ｉ氣網(wǎng)系統(tǒng)Ｉ丨環(huán)境系統(tǒng)ｉ逡逑丨數(shù)據(jù)代入電壓平衡�。粩�(shù)據(jù)代入氣－電耦ｉ邋Ｉ數(shù)據(jù)排污成本方丨逡逑；方程、有功平衡方ｉ！合方程、管道流丨｜程、污染物排放丨逡逑；程、無(wú)功平衡方

【參考文獻(xiàn)】

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1 姜子英;潘自強(qiáng);邢江;於凡;;中國(guó)核電能源鏈的生命周期溫室氣體排放研究[J];中國(guó)環(huán)境科學(xué);2015年11期

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3 李正茂;張峰;梁軍;

本文編號(hào)：2822780