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综合能源系统的动力学模型及规划、运行基础理论研究

批准号:
51937005
项目类别:
重点项目
资助金额:
300.0 万元
负责人:
陈皓勇
依托单位:
学科分类:
电力系统与综合能源
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈皓勇

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
以分析力学为基础,综合热力学、电网络、传热学、流体网络多学科的理论,基于公理化思想构建完善的能量网络理论。基于能量传递、转换和储能单元的物理特性建立普遍化集中参数模型,提出兼顾能量和能质(㶲,指当系统由任意状态可逆地变化到与给定环境相平衡的状态时可转换为其他形式的部分能量)的含多种能量形式的综合能源系统统一建模理论,建立能量网络方程并研究高效求解方法,通过物理实验验证其正确性。深入研究综合能源系统中能量和㶲的动力学行为及时空分布特征,将传热学中的热量传递能力(火积)概念推广到包括多种能量形式的广义(火积),以描述各类设备传递能量的能力。借鉴㶲经济学原理,建立综合能源系统优化性能评价方法,提出其优化规划和优化运行的理论与方法,开发优化规划与分析评价软件并应用于多个实际工程。项目拟从根本上解决综合能源系统的物理机理及建模、分析问题,以按能源品位梯级综合利用为主线思路,为其规划、运行奠定基础。
英文摘要
Based on analytical mechanics, and by synthesizing multidisciplinary theories of electric network, thermodynamics, heat transfer and fluid network, the axiomatized energy network theory will be established. The generalized lumped parameter models of energy transfer, conversion and storage units will established based on analysis of their physical characteristics, and the unified modeling theory for multi-energy networks (integrated energy systems) considering both quantity and quality of energy will be formed (Exergy will be used to evaluate the quality of energy, which means the part of energy which can be converted into any other energy form when the system is reversibly changed from any state to the state balancing with a given environment). The efficient solution methods for the energy network equations will be proposed. The correctness of the energy network theory will be verified by physical experiments. The dynamic behavior and temporal/spatial distribution characteristics of energy and exergy will be discussed, and the concept of entransy in heat transfer is extended to the generalized Entransy considering various energy forms to describe the energy transfer ability of various devices. The value evaluation methods of integrateded energy systems will be set up based on principles of exergy economics, and the theories and approaches for optimal planning and operation will be established. The software of optimal planning, ananlysis and evaluation will be developed and applied to different practical engineering projects. The project intends to solve the problems of fundamental physical mechanism, modeling and analysis of integrated energy systems and lay a solid foundation for their optimal planning and operation according to energy grade based comprehensive utilization.
本项目综合分析力学、热力学、电网络、传热学、流体网络多学科的基础理论,建立了完善的基于公理化思想的能量网络理论。基于能量传递、转换和储能单元的物理特性,提出了兼顾能量和能质(㶲,指当系统由任意状态可逆地变化到与给定环境相平衡的状态时可转换为其他形式的部分能量)的含多种能量形式的综合能源系统统一建模理论,并且从物理学基础理论和能量本质出发,建立了统一的能量网络模型。根据拓扑和元件约束,构建了能量网络方程组并研究了高效求解方法。分别基于布雷顿循环系统和某供电局的分布式供能系统验证了所建模型和能量网络方程的正确性及实用性。深入研究了综合能源系统中能量和㶲的动力学行为及时空分布特征,根据㶲的普遍化描述推导出㶲和㶲损失的普遍化表达式。选取某区域综合能源系统,用多种能源互补和能源品位梯级综合利用,实现能源使用的“能质匹配”原则。将传热学中的热量传递能力(火积)概念推广到包括多种能量形式的广义(火积),以描述各类设备传递能量的能力及其对能流演化的影响。基于㶲分析及㶲经济分析,提出了综合能源系统优化规划、运行和性能评价的理论与方法。基于所提理论与数学模型,搭建了综合能源优化规划与分析评价软件平台。项目从根本上解决了综合能源系统的物理机理及建模、分析问题,以按能源品位梯级综合利用为主线思路,为其规划、运行奠定了良好基础。
基于协同进化计算的电力市场仿真理论与算法
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    陈皓勇
  • 依托单位:
基于微分博弈理论的电力系统最优协调电压控制研究
  • 批准号:
    51177049
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    陈皓勇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金