第5代区域供热供冷驱动的产消型综合能源系统多能流分析

刘学智; 张沛超; 严正

doi:10.7500/AEPS20220818004

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第5代区域供热供冷驱动的产消型综合能源系统多能流分析

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 第5代区域供热供冷驱动的产消型综合能源系统多能流分析
- Analysis on Multi-energy Flow of Prosumer-based Integrated Energy System Driven by the Fifth Generation District Heating and Cooling Network
- 电力系统自动化 2023年47卷第4期页码：78-90
- 作者机构：
  
  1.上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海市 200240
  2.上海非碳基能源转换与利用研究院，上海市 200240
- 作者简介：
  
  刘学智(1985—)，男，博士，讲师，主要研究方向：区域综合能源系统建模、规划与运行。E-mail：liuxz@sjtu.edu.cn
  张沛超(1970—)，男，博士，副教授，主要研究方向：综合能源系统优化调度、可再生能源制氢、电网信息物理系统、电力系统保护与控制。E-mail：pczhang@sjtu.edu.cn
  严正(1964—)，男，通信作者，教授，主要研究方向：电力系统优化运行、电力系统稳定分析、电力市场。E-mail：yanz@sjtu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金联合基金资助项目(U2166201)
- DOI：10.7500/AEPS20220818004
  中图分类号：
- 收稿：2022-08-18，
  
  修回：2022-09-24，
  
  网络出版：2023-01-12，
  
  纸质出版：2023-02-25
- 稿件说明：
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刘学智,张沛超,严正.第5代区域供热供冷驱动的产消型综合能源系统多能流分析[J].电力系统自动化,2023,47(4):78-90.

LIU Xuezhi,ZHANG Peichao,YAN Zheng.Analysis on Multi-energy Flow of Prosumer-based Integrated Energy System Driven by the Fifth Generation District Heating and Cooling Network[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(4):78-90.
刘学智,张沛超,严正.第5代区域供热供冷驱动的产消型综合能源系统多能流分析[J].电力系统自动化,2023,47(4):78-90. DOI： 10.7500/AEPS20220818004.

LIU Xuezhi,ZHANG Peichao,YAN Zheng.Analysis on Multi-energy Flow of Prosumer-based Integrated Energy System Driven by the Fifth Generation District Heating and Cooling Network[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(4):78-90. DOI： 10.7500/AEPS20220818004.

摘要

第5代区域供热供冷（5GDHC）与主动配电网构成电-热-冷强耦合、热产消者、双向传输的复杂新场景。为此，文中基于传统综合能源网模型，通过对比5GDHC与传统第1至4代区域供热网的不同特征，提出了与5GDHC热产消者相兼容的多能流网络模型。该模型系统地集成了热力共享的产消者模型、冷热负荷重叠系数、管网温度的热泵模型以及双向水流引起的复杂水力交汇等特征，描述了各产消者在时空上共享互补的冷热功率。最后，采用15节点配电网、36节点供热网算例验证了所提模型与方法的有效性。计算结果包括状态变量的时域仿真（电压、电/热/冷功率、温度、流量、压力等）、与冷热未互补系统运行成本的对比以及蓄热与热泵的联合运行等。

Abstract

The 5th generation district heating and cooling network (5GDHC) and the active distribution network form a complex new scenario of tight coupling of electricity-heat-cooling

heat prosumers and bi-directional transfer. Based on the traditional integrated energy network model

this paper proposes a multi-energy flow network model compatible with 5GDHC heat prosumers by comparing the different characteristics of 5GDHC and the traditional 1st to 4th generation district heating networks. The model systematically integrates the heat-sharing-enabled prosumer model

the heat and cooling demand overlap coefficient

the network temperature based heat pump model

and the complex water mixing due to bi-directional water flows. The model describes the heat and cooling power sharing of each prosumer spatiotemporally. Finally

the effectiveness of the proposed model and method is verified by using the case with a 15-bus power distribution network and a 36-node heat network. The calculation results include the time-domain simulation of state variables (voltage

electric/heating/cooling power

temperature

mass flow rate

pressure

etc.)

the comparison of operation costs with unbalanced heating and cooling system

and the combined operation of thermal storage and heat pumps.

关键词

Keywords

references

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