Exergy Flow Mechanism and Analysis Method for Integrated Energy System

Jiaxi LI; Dan WANG; Hongjie JIA

doi:10.7500/AEPS20211029002

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Exergy Flow Mechanism and Analysis Method for Integrated Energy System

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Exergy Flow Mechanism and Analysis Method for Integrated Energy System
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 12, Pages: 163-173(2022)
- 作者机构：
  
  1. 智能电网教育部重点实验室(天津大学),天津市 300072
  2. 天津市智慧能源与信息技术重点实验室(天津大学),天津市 300072
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(51977141);National Key R&D Program of China(2018YFB0905000);State Grid Corporation of China(SGTJDK00DWJS1800232)
- DOI：10.7500/AEPS20211029002
  CLC：
- Received：29 October 2021，
  
  Revised：2022-01-15，
  
  Published Online：15 March 2022，
  
  Published：25 June 2022
- 稿件说明：
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李家熙,王丹,贾宏杰.面向综合能源系统的㶲流机理与分析方法[J].电力系统自动化,2022,46(12):163-173.

LI Jiaxi,WANG Dan,JIA Hongjie.Exergy Flow Mechanism and Analysis Method for Integrated Energy System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(12):163-173.
李家熙,王丹,贾宏杰.面向综合能源系统的㶲流机理与分析方法[J].电力系统自动化,2022,46(12):163-173. DOI： 10.7500/AEPS20211029002.

LI Jiaxi,WANG Dan,JIA Hongjie.Exergy Flow Mechanism and Analysis Method for Integrated Energy System[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(12):163-173. DOI： 10.7500/AEPS20211029002.

摘要

综合能源系统涉及多种不同能源形式，㶲可作为衡量能源品质的一种量度。基于“流”的思路，提出了综合能源系统网络㶲流机理建模方法。首先，基于能流界定了㶲流分析范围，分析了热力系统的㶲流机理，定义了㶲势、㶲势差等概念，建立了热力系统㶲流机理模型；然后，将相关规律拓展到其他能源网络，提出了电力、天然气系统的㶲势概念以及㶲流机理模型，将能源站等效为㶲损节点，通过各环节㶲平衡分析验证㶲流机理模型的优越性；最后，通过算例直观展示了综合能源系统㶲流分布，分析各个环节㶲损情况，通过分析整体和局部的㶲平衡关系，验证了㶲流机理模型相比于传统黑箱模型更具优越性，并探讨了㶲流理论在高品质能源系统中的应用优势。

Abstract

An integrated energy system (IES) involves many different forms of energy

and exergy can be used as a measure of energy quality. Based on the idea of “flow”

a modeling method for the exergy flow mechanism in the IES network is proposed. First

the exergy flow analysis scope is defined based on the energy flow. The exergy flow mechanism of the heat system is analyzed. The concepts including exergy-potential and exergy-potential difference of heat system are defined. And the exergy flow mechanism model of the heat system is established. Then

the relevant laws are extended to other energy networks

and the concept of exergy-potential and exergy flow mechanism model of power systems and natural gas systems are proposed. The energy station is equivalent to an exergy loss node

and the advantage of the exergy flow mechanism model is verified through the exergy balance analysis of each link. Finally

a test system is given to intuitively show the exergy flow distribution of IES

and the exergy loss of each link is analyzed. By analyzing the overall and local exergy balance relationship

it is verified that the exergy flow mechanism model has more advantages than the traditional black-box model. The advantages of applying exergy flow theory in the high-quality energy system are discussed.

关键词

Keywords

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