网络理论论文提纲

论文题目：基于能量网络理论的综合能源系统?动态演化分析与运行优化研究

摘要：随着综合能源服务的不断发展,综合能源系统的建模、运行优化已有大量研究,但相关研究大多只考虑了热力学第一定律,而忽略了热力学第二定律在综合能源系统中的应用。此外,有关综合能源系统的模型建立方法对系统的物理机理关注度不够。本文综述了综合能源服务与综合能源系统的发展状况、综合能源系统中?分析与应用的意义以及能量网络理论对综合能源系统建模与物理机理研究的促进作用,并分析了国内外关于“综合能源系统中能量传递与转换的物理机理研究”以及“综合能源系统建模与动力学分析研究”的发展动态,指出了结合热力学第二定律,从能量品质（?）的角度出发对系统进行分析与应用研究,能够指出用能薄弱环节,从而真正提升能源利用率。针对?在综合能源系统的分析与应用问题,本文从以下三个方面着手:1)给出后续研究的建模和分析工具——能量网络理论;2)基于能量网络理论建模方法,分析了?在综合能源系统的动态演化过程;3)基于稳态?损分析方法,建立考虑?的综合能源系统稳态运行模型,并采用广义牛顿-拉夫逊潮流解法和改进变异概率的遗传算法相结合的混合优化算法进行仿真求解。具体工作如下:首先,详细介绍了能量网络理论基础,包括:能量网络理论体系,囊括两大关键点（统一建模理论和能量与?的动力学行为分析）和四项关键科学问题;能量网络理论研究方法,囊括了以公理化思想为基础,综合分析力学、热力学、电网络、传热学、流体网络多学科理论;能量网络核心构想,提炼了理论体系两大关键点的核心思想。然后,结合能量网络理论体系两大关键点（统一建模方法和能量与?的动力学行为分析方法）,给出了能量网络中?的普遍化表达式,分析了系统具体元件?的动态演化机理（包括电力网络、热力网络、水力网络、感应电动机与离心泵）,并以4节点电力网络与6节点热力网络耦合的综合能源系统为模型,构建了时变能量网络方程,利用四阶龙格库塔法求解了网络状态变量,给出了网络、能量耦合元件中?的动态演化情况以及能量耦合元件?效率变化,分析了用能薄弱环节,并给出了提高系统用能的意见。最后,着重探讨了只含阻性元件（即能量稳态传递过程）的?分布情况。首先,详细定义了稳态情况下系统?损的类别（包括内部?损与外部?损）,给出了四个?损的普适性推论。接着,根据推论写出了电-热-气综合能源系统的稳态?损模型,包括电力网络、热力网络、水力网络、天然气网络、燃气CHP机组以及燃气锅炉。然后,以电-热-气耦合系统?损最小为目标进行优化调度:基于广义牛顿-拉夫逊潮流的改进变异概率遗传算法,得出系统?损最小时的网络状态变量与不同机组出力情况;分析了系统?损分布,得到系统各部分?损耗的大小与占比;进一步与考虑系统运行成本最小的优化调度方法进行比对,验证考虑?的调度方法的必要性。最后,重点考虑了?损耗占比最大的系统元件?损,给出了四种（总机组?效率、总机组能量效率、系统能量损失、系统?损失）评价指标,讨论了不同因素单一变化时对综合能源系统考虑?分布的运行结果影响。通过本章的?损推论与仿真分析可以探析能量在不可逆传递过程的降质现象,为提升综合能源系统效率打下了坚实的理论基础。

关键词：?;能量网络理论;综合能源系统;动态演化;运行优化;

学科专业：电气工程（专业学位）

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 综合能源服务与综合能源系统发展状况

1.1.2 IES中?分析与应用的意义

1.1.3 能量网络理论对IES建模与物理机理研究的促进作用

1.2 国内外研究现状及发展动态分析

1.2.1 IES能量传递与转换的物理机理研究现状

1.2.2 IES建模与动力学分析研究现状

1.3 本文工作

第二章 能量网络理论基础

2.1 引言

2.2 能量网络理论体系

2.2.1 基于公理化思想的IES统一建模理论

2.2.2 能量和?的动力学行为分析

2.2.3 能量网络理论关键科学问题

2.3 能量网络理论研究方法

2.4 能量网络理论核心构想

2.4.1 能量网络统一建模方法

2.4.2 能量网络理论分析方法

2.5 本章小结

第三章 基于能量网络统一建模理论的?动态演化分析

3.1 引言

3.2 能量网络中?的普遍化表达

3.2.1 能量网络常用物理量间本构关系及统一符号

3.2.2 ?的普遍化描述

3.2.3 ?损普遍化方程

3.2.4 能级

3.3 具体形式?的动态演化机理

3.3.1 电?的动态演化

3.3.2 热?的动态演化

3.3.3 压?的动态演化

3.4 能量转换设备中?的动态演化机理

3.4.1 感应电动机

3.4.2 离心泵

3.5 算例分析

3.5.1 算例描述

3.5.2 能量网络方程建立

3.5.3 仿真与分析

3.6 本章小结

第四章 基于稳态?损分析的电-热-气IES运行优化

4.1 引言

4.2 能量稳态传递过程?损模型

4.2.1 能量传递管(线)

4.2.2 能量耦合元件

4.2.3 四个基本推论

4.3 电-热-气IES稳态?损模型

4.3.1 电力网络模型

4.3.2 热力网络模型

4.3.3 水力网络模型

4.3.4 天然气网络模型

4.3.5 燃气CHP机组模型

4.3.6 燃气锅炉模型

4.4 考虑电-热-气IES?损最小的优化调度

4.4.1 目标函数及约束条件

4.4.2 模型求解

4.4.3 算例分析

4.5 不同影响因素对IES考虑?分布的运行结果的影响

4.5.1 不同?效机组对系统运行优化的影响

4.5.2 不同热负荷水平对系统运行的影响

4.5.3 不同能效机组对系统运行的影响

4.5.4 不同环境温度(热能能级)对系统运行的影响

4.6 本章小结

结论

参考文献

致谢

答辩委员会对论文的评语