陆帅 作品数:14 被引量:394 H指数:8 供职机构: 东南大学电气工程学院 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 国家科技支撑计划 国家电网公司科技项目 更多>> 相关领域: 电气工程 动力工程及工程热物理 建筑科学 自动化与计算机技术 更多>>
综合能源网络统一建模及其应用(一):时域二端口模型 被引量:22 2021年 综合能源网络的统一建模通过构造相同数学形式的能流模型从而降低求解难度,有利于实现电气热系统标准化运行分析技术。该文基于源荷二端口网络等值的思想构建了描述电气热能流传输与分布特性的综合能源网络时域统一模型。首先,采用中心隐式差分格式将电气热网络统一方程代数化,并利用差分网格的对称下三角特性提出基于初始和边界条件传递矩阵的建模方法,推导支路首–末端状态量的解析表达式,进而建立时域支路统一模型。接着,结合支路统一模型和拓扑关联方程,构造基于广义时域导纳矩阵的网络统一模型,最后根据电气热系统的运行特征推导各状态量的时域二端口方程。算例分析表明,文中方法准确性高,计算效率远高于传统差分方法。 张苏涵 顾伟 姚帅 陆帅 周苏洋 吴志关键词:传递矩阵 网络模型 热网特性对于综合能源系统超短期调度的影响 被引量:27 2018年 综合能源系统中的热网和电网在传输时延和传输损耗等方面存在显著差异。文中着重研究热网特性对于系统超短期调度的影响,首先基于图论建立适用于系统优化调度的热网模型,重点研究热媒温度的暂态变化特性,推导出依据调度周期和管段长度判断管段暂/稳传热特性的公式。随后分别对比三种情景下(考虑热网暂态传热特性、仅考虑热网稳态传热特性和不考虑热网传热特性)设备的最优运行状态、日运行成本和模型求解时间。研究结果表明,热网复杂的拓扑结构和传输时延造成的蓄热特性改变了系统热功率的供求匹配机理,使得热源端和负荷端的供、求热功率不再实时匹配。考虑热网暂态传热特性前后,燃气锅炉的最优出力和热网的供水温度变化显著,可见在系统超短期调度环节应考虑热网暂态传热特性。 姚帅 顾伟 张雪松 赵波 陆帅 吴晨雨关键词:热力工况 网络拓扑 综合能源系统灵活性:基本内涵、数学模型与研究框架 被引量:30 2022年 综合能源系统(IES)灵活性可服务于高比例可再生能源下电力系统可调节能力的提升。然而,IES灵活性机理复杂、内涵丰富,尚缺乏统一认识与系统化阐述。首先,从灵活性导向的规划设计、运行调控、市场机制以及量化与评估方法等角度全面综述了电力系统灵活性和IES灵活性的国内外研究现状,并归纳分析了电力系统灵活性和IES灵活性的联系与区别。其次,指出了高比例可再生能源背景下研究IES灵活性的必要性,进而从定义、基本要素和测度体系等角度揭示了IES灵活性的基本内涵。然后,定义了IES灵活性数学模型的通用形式,并结合示例给出具体阐述。再次,从物理机理、提升途径以及建模、量化与评估方法3个方面构建了IES灵活性的研究框架。最后,总结展望了IES灵活性研究在内涵层面、机理层面和提升路径等方面的关键难题。 邱玥 陆帅 陆海 罗恩博 顾伟 庄文楠关键词:电力系统 灵活性 数学模型 一种考虑建筑物蓄热特性的分布式冷热电联供系统运行优化方法 被引量:5 2018年 建筑物蓄热特性在促进电热耦合系统中可再生能源的消纳,提升系统运行灵活性和经济性等方面潜力巨大。针对分布式冷热电联供系统中采用双管式热水供暖的建筑物,在分析散热器工作特性和建筑物耗热特性的基础上建立由供水温度和室外环境温度实时确定房间温度的建筑物蓄热特性模型;并对模型中的可变参数进行灵敏度分析,研究各参数发生微小扰动对室内温度的影响。在此基础上,进一步建立结合建筑物蓄热特性的分布式冷热电联供系统运行优化模型,以日运行费用最小为目标函数,综合考虑室温舒适性约束和供回水温度约束。算例结果表明,建筑物蓄热特性能起到负荷转移作用,在低电价时蓄热,高电价时放热,能有效提升系统运行的经济性和灵活性。 姚帅 顾伟 陆帅 吴晨雨 潘光胜关键词:冷热电联供 运行优化 基于电-热分时间尺度平衡的综合能源系统日前经济调度 被引量:31 2018年 综合能源系统能够提高能源利用效率、促进可再生能源消纳,已成为能源领域的重点研究方向。如何实现多能源的联合规划、协同运行是综合能源系统运行的重要问题。在热电联供型综合能源系统中,电能可实现实时调度;而热能具有热惯性,其供需可能不满足实时平衡,可依据某一调度时段内的总量平衡进行调度。基于此,提出了考虑电-热分时间尺度平衡的综合能源系统优化模型,寻求最优热调度时间尺度以满足用户舒适度及系统运行经济性双重要求。所提模型中电能为实时平衡,热能为调度时间尺度内的总量平衡,通过电-热分时间尺度平衡提高了机组运行的灵活性。用户舒适度采用国际ISO标准热舒适模型,可更加人性化地反映供热效果。以某省某区域冬季典型日为例进行仿真分析,结果表明所提模型能够得到最优的热调度平衡时间尺度与调度计划,在满足用户舒适度的同时提高了系统的运行经济性。 朱承治 陆帅 周金辉 张雪松 赵波 顾伟 王珺关键词:经济调度 考虑热动态的综合能源系统碳排放流建模与分析 2024年 在电力系统低碳转型背景下,传统的源侧碳排放控制难以满足碳排放责任公平分摊需求,亟需对多能源网络进行碳排放流(即碳流)追踪,明确源网荷碳排放责任。基于此,提出了热网准动态碳流模型,并对综合能源系统碳流进行建模与分析。介绍了热网静态碳流的管道计算模型;从热损耗和热延时两方面对热网管道的动态特性进行描述;在此基础上,引入热网管道储能变量刻画2种情况下热动态特性对管道和节点碳流分布的影响;进一步地,提出了热电联产机组的碳势计算方法和储能设备各时刻平均碳势的计算方法,并总结了电、热网络碳流联合分析方法;通过算例分析了静态和准动态热网模型下综合能源系统的碳流分布结果,并考虑了负荷热惯性及机组碳势对碳流分布的影响。 李沅 陆帅 顾伟 徐一骏关键词:电力网络 低碳转型 结合热网模型的多区域综合能源系统协同规划 被引量:137 2016年 综合能源系统可实现各类能源的优化利用,有效解决环境污染与能源浪费等问题,具有良好的发展前景。文中重点研究基于冷热电联供(CCHP)系统和热网构建的多区域综合能源系统的规划问题。首先针对各区域CCHP系统之间的环状热网,建立了考虑节点流量平衡、热能—流量约束及热损平衡约束的热网模型。结合CCHP系统能量平衡约束和热网模型,建立了多区域CCHP系统容量协同优化配置的混合整数线性规划模型。最后以天津市某综合区域为例进行仿真分析,结果表明多区域协同规划和运行能大幅提高燃气轮机利用率,降低燃气锅炉配置容量,最小化热能传输损耗,从而显著降低运行费用。 王珺 顾伟 陆帅 张成龙 王志贺 唐沂媛关键词:冷热电联供 多区域综合能源系统热网建模及系统运行优化 被引量:156 2017年 综合能源系统(integrated energy system,IES)是未来能源消费方式的重要发展方向,实现多区域IES的协同规划与调度对进一步提高其经济效益和环境效益至关重要,为此首要的问题是区域冷、热网的建模。文中基于传热学的基本原理建立了区域热网能量传输通用模型,推导出热网热损方程,对其线性化得到热网能量流模型,同时推导了用于求解热网潮流(热媒流量、温度)的网络流量–温度基本方程。在冷热电联供系统运行优化模型基础上建立了含有热网的多区域IES优化混合整数线性规划模型。通过算例验证了模型的有效性。 顾伟 陆帅 王珺 尹香 张成龙 王志贺关键词:冷热电联供 运行优化 综合能源系统分析——从数值到解析(一):气网解析法 2024年 为解决传统数值方法冗余变量多、近似误差大、稳定性难以保证的困难,该文提出面向综合能源系统分析的解析法,以满足运行分析的高精度、低复杂度、可行性需求。作为系列论文的第一部分,该文以天然气网络为研究对象,推导其动态模型的通用解析式和实用表征形式,实现了偏微分方程向代数方程的无误差变换。并根据天然气网络解析解的性质,建立天然气管道和网络的等值模型,进一步削减模型复杂度。算例仿真分析表明,天然气网络分析的解析法具有显著的精度和计算效率优势。在相近的计算开销下,解析法相较于数值法能实现数十倍的精度提升。 张苏涵 顾伟 陆帅 俞睿智 庄文楠关键词:数值法 解析法 偏微分方程 综合能源网络统一建模及其应用(二):复频域增广模型与时、频模型对比 被引量:9 2022年 综合能源网络建模作为多能网络分析的基础性研究,已分别在时域、频域形成统一的数学模型与计算方法。为分析各模型在不同场景下的应用效果,通过理论分析和数值仿真对各模型展开对比。以广义电路理论为基础,推导初始条件分量在复频域的解析形式,构建复频域增广模型。以时域模型、复频域模型和频域模型为研究对象,从模型的数学方程、统一形式、解析方法、初始/边界条件处理、建模精度和复杂度等方面进行理论对比,并通过不同场景的仿真验证分析结论。算例结果表明,复频域模型的求解方式取决于初始/边界条件形式,频域模型和时域模型的求解方式则与初始/边界条件形式无关。时域、频域模型的建模精度与复杂度分别取决于差分时空步长与初边值条件近似误差;时域模型适合于长网络仿真,频域模型适合于长过程仿真。 张苏涵 顾伟 姚帅 陆帅 周苏洋 吴志关键词:时频变换