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综合能源系统分析的统一能路理论(一):气路 被引量:99

Energy Circuit Theory of Integrated Energy System Analysis (I): Gaseous Circuit
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摘要 综合能源系统已成为国内外研究的热点与前沿,为实现不同能源网络研究的学科融合,基于电路理论中"场"到"路"的推演方法论,提出统一能路理论。作为系列论文的第一部分,该文以天然气网络为对象,基于质量守恒与动量守恒方程推导了分布参数的时域气路模型,利用傅里叶变换将气路映射至频域并通过二端口等值得到集总参数模型,实现了气路模型从偏微分方程向代数方程的简化。最后基于气路模型导出了天然气网络的网络矩阵和网络方程,与电力网络的网络矩阵和网络方程在数学形式上具有高度的统一性,从而奠定了气、电2种异质能流统一分析的理论基础。相比传统分析方法,气路方法具有更低的计算复杂度,算例结果表明其在计算效率上有显著优势。 The integrated energy system has been a hotspot and frontier of international research.To realize the disciplinary integration of different energy network research,an energy circuit theory was proposed based on the methodology of the deduction from"field"to"circuit"in the electric circuit theory.This paper derived a gaseous circuit model with distributed parameters in the time domain from the conservation equations of mass and momentum.Fourier transform was employed to map the gaseous circuit into the frequency domain and a two-port equivalent model with lump parameters was proposed to simplify the gaseous circuit model from partial differential equations to algebraic equations.Finally,the network matrix and network equation of the natural gas network were derived based on the gaseous circuit,having a unified mathematical form with those of the electricity network.It establishes the theoretical basis for the integrated analysis of the heterogeneous energy flows.The gaseous circuit method has less computational complexity and outperforms the conventional analysis method in terms of efficiency under the same accuracy.
作者 陈彬彬 孙宏斌 陈瑜玮 郭庆来 吴文传 乔铮 CHEN Binbin;SUN Hongbin;CHEN Yuwei;GUO Qinglai;WU Wenchuan;QIAO Zheng(Department of Electrical Engineering,Tsinghua University,Haidian District,Beijing 100084,China)
机构地区 清华大学电机系
出处 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期436-444,共9页 Proceedings of the CSEE
基金 国家重点研发计划项目(2016YFB091300) 国家自然科学基金项目(51537006).
关键词 综合能源系统 统一能路 电路 气路 天然气网络 integrated energy system energy circuit electric circuit gaseous circuit natural gas network
作者简介 陈彬彬(1996),男,博士研究生,研究方向为多能流系统的综合能量管理,cbb18@mails.tsinghua.edu.cn;孙宏斌(1969),男,博士,教授,博士生导师,IEEE Fellow,教育部长江学者,研究方向为多能流系统的综合能量管理、电力系统信息论和无功电压优化控制,shb@tsinghua.edu.cn;陈瑜玮(1994),男,博士研究生,研究方向为多能流系统的综合能量管理,chenyw16@mails.tsinghua.edu.cn;郭庆来(1979),男,博士,副教授,研究方向为信息物理系统和无功电压优化控制,guoqinglai@tsinghua.edu.cn;吴文传(1973),男,博士,教授,研究方向为主动配电网规划运行和无功电压优化控制,wuwench@tsinghua.edu.cn;乔铮(1994),女,博士研究生,研究方向为电–气耦合系统建模、优化与安全分析,qiaomuzi@163.com。
  • 相关文献

参考文献5

二级参考文献63

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共引文献282

同被引文献1294

引证文献99

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