综合能源系统建模 从入门到实践

本书主要讲述综合能源系统网络流建模与能流优化，内容涵盖供热网分析、电热网联合分析、电热气网多能流分析、综合能源系统协调优化与案例分析以及近期新第五代区域供热供冷系统的电热强耦合网等，并包含/VIATLAB软件与CPLEX优化软件的编程实践。在物联网、互联网+、5G等背景下，本书适用于Python编程以及stm32与Arduino物联网芯片开发板的通信控制编程，有助于培养读者的专业兴趣与实践技能。本书可作为高等院校高年级本科生、研究生课程参考教材以及电气能源行业工程师、能源互联网或物联网相关行业工程师及创业者的参考书目。

第1章 概述
1.1 综合能源系统重要性
1.2 电、热、气网结构与特征
1.2.1 电力网
1.2.2 供热网
1.2.3 燃气网
1.3 多能互补提高系统灵活性
1.4 分布式资源聚合商
1.5 综合能源建模综述
第2章 供热网稳态分析
2.1 热网及其运行特点
2.2 水力模型
2.2.1 节点流量平衡
2.2.2 回路压力平衡
2.2.3 水头损失方程
2.3 水力模型求解
2.3.1 牛顿-拉夫逊法
2.3.2 枝状热力网
2.3.3 环状热力网
2.4 热力模型
2.5 热力模型计算方法
2。5.1 供水温度计算
2.5.2 回水温度计算
2.6 水力-热力模型
2.6.1 水力-热力模型的分解求解
2.6.2 水力-热力模型联立求解
2.7 本章小结
第3章 电网与热网联合分析
3.1 电热耦合网
3.1.1 电热耦合网分析框架
3.1.2 状态变量分析
3.1.3 电力流与热力流类比
3.2 能源转换设备工作机理及模型
3.2.1 热电联供
3.2.2 热泵
3.2.3 电锅炉
3.2.4 循环水泵
3.2.5 耦合设备组合
3.3 电力系统潮流计算
3.4 联合分析
3.4.1 电力-水力-热力分解计算
3.4.2 电力-水力-热力联立求解
3.5 简单算例
3.5.1 电力-水力-热力分解求解
3.5.2 电力-水力-热力联立求解
3.5.3 分解与联立求解对比
3.6 电热网算例
3.6.1 网络描述
3.6.2 计算过程
3.6.3 计算结果分析
3.6.4 基于等微增率的调度
3.7 本章小结
第4章 电-热-气多能流分析
4.1 燃气网分析
4.2 多能流转换框架
4.3 转换效率矩阵
4.4 转换设备电热气功率
4.5 置换矩阵
4.6 多能流耦合方程
4.7 电-热-气网算例分析
4.7.1 电-热-气网数据
4.7.2 输人数据
4.7.3 场景设置
4.7.4 结果分析
4.8 本章小结
第5章 综合能源系统协调优化
5.1 优化框架
5.2 光伏发电计量
5.3 光伏-储能系统功率流
5.4 目标函数与约束条件
5.4.1 能源转换设备的目标函数
5.4.2 光伏-储能系统的目标函数
5.4.3 能源转换设备的约束条件
5.4.4 能源存储设备的约束条件
5.5 分解协调的顺序优化方法
5.6 系统技术经济指标
5.6.1 净现值
5.6.2 内部收益率
5.6.3 资金回收系数
5.6.4 平准化度电成本
5.6.5 加权平均资金成本
5.6.6 借消纳奎括标
5.7 本章小结
第6章 优化案例分析
6.1 综合能源系统协调优化案例分析
6.1.1 时域输入数据
6.1.2 情景设置
6.1.3 经济数据
6.1.4 结果分析
6.2 计及热泵的光伏-储能系统案例分析
6.2.1 负荷数据
6.2.2 光伏和电池储能数据
6.2.3 结果分析
6.3 本章小结
第7章 电热网强耦合的能源元胞
7.1 电热耦合网发展思路
7.1.1 综合能源电热耦合网的统一建模理论
7.1.2 支撑统一理论需要突破目前电热网的弱耦合形态
7.1.3 共享热网给统一理论带来了重大机遇和挑战
7.1.4 共享热网型能源元胞的灵活性聚合应用前景广阔
7.2 电热网建模现状分析
7.2.1 共享热网的研究现状
7.2.2 电热耦合网多能流建模理论
7.2.3 分布式资源的灵活性聚合方法
7.3 强耦合的能源元胞方案
7.3.1 电热网强耦合的能源元胞网络流与可行域理论
7.3.2 智慧能源元胞互联的灵活性分层级聚合方法
7.4 本章小结
参考文献
附录A 水力计算方法
A1 简单算例
A2 求解方法
A3 复杂算例
A4 小结
附录B 编程演示
B1 水力模型编程
B2 多能流转换编程
B3 MATLAB优化编程简单示例
B4 MATLAB储能优化编程
B5 CPLEX编程演示
附录C 温度降方程推导
附录D 相关网络数据