- 科学出版社
- 9787030830715
- 1版
- 2026-09
作者简介
内容简介
本书聚焦“双碳”目标下综合能源系统低碳化与智能化协同调控的前沿需求，以“建模—分析—调控—应用”为主线，构建了涵盖多能流建模、碳轨迹追踪、状态估计、智能调控及示范应用的全链条技术体系。全书共十章：第1章为绪论；第2章系统阐述多能设备与电、热、气网络的时域、复频域建模方法；第3、4章分别提出稳态与动态能流的高效求解方法；第5章引入碳熵理论，攻克综合能源系统碳轨迹追踪与碳责任分摊难题；第6至9章依次论述状态估计、分布式协同调控、多时间尺度优化调度及需求侧低碳调控等优化方法；第10章总结国内外典型示范工程经验与技术路线。本书兼顾理论深度与工程实用，力求反映该领域的最新研究进展。
目录
目录
第1章 绪论 1
1.1 综合能源系统概述 1
1.2 国内外能源转型现状及趋势 2
1.3 综合能源系统特征与功能 6
1.3.1 综合能源系统特征 6
1.3.2 综合能源系统功能 7
1.4 综合能源系统应用场景 7
1.5 综合能源系统关键技术 10
1.5.1 综合能源系统统一建模技术 10
1.5.2 综合能源系统调控技术 15
第2章 综合能源系统建模 20
2.1 综合能源系统设备建模 20
2.1.1 供能设备建模 21
2.1.2 耦合设备建模 25
2.1.3 储能设备建模 28
2.2 综合能源系统时域网络模型 29
2.2.1 节点法综合能源系统网络模型 29
2.2.2 微分方程法综合能源系统网络模型 34
2.3 综合能源系统频域网络模型 37
2.3.1 热力系统复频域网络模型 37
2.3.2 天然气系统复频域网络模型 39
第3章 综合能源系统稳态能流计算 43
3.1 IES稳态能流的线性回归方法 43
3.1.1 非线性模型构建 43
3.1.2 线性回归模型 45
3.2 机理？数据双驱动框架 49
3.2.1 数据预处理模块 50
3.2.2 机理驱动模块 53
3.2.3 嵌入式数据驱动模块 54
3.2.4 误差校正模块 55
3.3 算例分析 56
3.3.1 算例描述 56
3.3.2 不同方法性能对比 58
3.3.3 误差分布与回归性能 60
3.3.4 训练数据规模对模型性能的影响 63
第4章 综合能源系统动态能流计算 64
4.1 基于全纯嵌入的机理驱动框架 64
4.1.1 基于全纯嵌入的供热网络重构 65
4.1.2 基于全纯嵌入的燃气网络重构 69
4.1.3 基于全纯嵌入的电网重构 71
4.2 数据驱动的参数同步与加速方法 72
4.2.1 参数同步方法 72
4.2.2 机器学习代理模型 75
4.3 算例分析 77
4.3.1 算例描述 77
4.3.2 参数同步方法性能对比 77
4.3.3 机器学习代理模型性能分析 78
4.3.4 实时仿真平台验证 80
第5章 基于碳熵的综合能源系统碳轨迹追踪 83
5.1 碳熵理论 83
5.1.1 碳熵理论介绍 83
5.1.2 碳熵特点 84
5.2 电？热系统稳态碳熵模型 85
5.2.1 电力系统碳熵模型 85
5.2.2 热力系统稳态碳熵模型 87
5.2.3 耦合设备碳熵模型 89
5.3 电？热？气系统动态碳熵模型 90
5.3.1 基于叠加原理的热、气系统动态潮流追踪 90
5.3.2 考虑动态特性的热、气系统碳熵模型 91
5.4 算例分析 94
5.4.1 算例描述 94
5.4.2 稳态碳熵模型验证 95
5.4.3 动态碳熵模型验证 98
第6章 综合能源系统状态估计 101
6.1 传统状态估计方法 102
6.1.1 静态状态估计 102
6.1.2 动态状态估计 104
6.1.3 静态？动态混合估计 108
6.2 基于知识引导的综合能源系统状态估计 108
6.2.1 模型驱动与数据驱动 109
6.2.2 基于知识引导的DNN框架 109
6.2.3 基于BPNN的热力系统负荷预测模型 110
6.2.4 基于知识引导的DNN状态估计模型 111
6.3 算例分析 113
6.3.1 算例描述 114
6.3.2 电力系统状态估计性能分析 115
6.3.3 热力系统状态估计性能分析 116
第7章 综合能源系统分布式协同调控 121
7.1 分布式优化基本原理及算法分类 121
7.1.1 分布式优化的问题建模 122
7.1.2 分布式优化的算法分类 122
7.2 多区域综合能源系统分布式协同调控建模 123
7.2.1 基于边缘计算单元的IES分布式协同调控框架 123
7.2.2 综合能源系统分布式协同调控建模 125
7.2.3 分布式求解算法 131
7.3 算例分析 133
7.3.1 算例描述 133
7.3.2 优化结果分析 135
7.3.3 算法性能对比 139
第8章 综合能源系统多时间尺度调控 141
8.1 综合能源系统日前优化调度 141
8.1.1 基于叠加响应的状态变量降阶映射方程 141
8.1.2 基于叠加原理的动态最优能流模型 146
8.2 综合能源系统多时间尺度优化调控 151
8.2.1 综合能源系统的动态运行模型 152
8.2.2 多时间尺度动态优化模型 155
8.3 算例分析 159
8.3.1 算例描述 159
8.3.2 日前调度结果分析 160
8.3.3 多时间尺度调控结果分析 161
第9章 综合能源系统需求侧调控 165
9.1 传统需求响应模型及其实施现状 165
9.1.1 需求响应基本概念 165
9.1.2 经济学原理与响应指标体系 166
9.1.3 国内外实施现状 168
9.2 “双碳”目标下的低碳需求响应技术 170
9.2.1 需求响应潜力评估方法 170
9.2.2 需求响应可控性分析 171
9.2.3 “双碳”目标下的低碳需求响应模型 172
9.3 计及综合需求响应的两阶段低碳调控 173
9.3.1 基于综合需求响应的综合能源系统园区优化调控 173
9.3.2 计及需求响应的综合能源系统两阶段运行调控 177
9.4 算例分析 182
9.4.1 算例描述 182
9.4.2 不同方法性能对比 184
第10章 综合能源系统示范工程 188
10.1 国内外示范工程现状 188
10.1.1 英国牛津能源超级枢纽项目 189
10.1.2 美国能源发展愿景重构计划 190
10.1.3 江苏扬中绿电消纳能源互联网示范工程 191
10.1.4 天津北辰清洁供热能源互联网示范工程 192
10.1.5 青岛多能互补综合能源示范工程 192
10.1.6 国网山东省电力公司生产检修建设基地 193
10.2 青岛多能互补综合能源示范工程 194
10.2.1 工程概况 194
10.2.2 站址自然条件 195
10.2.3 能源系统概况 196
10.2.4 关键技术 198
10.2.5 示范成效与综合效益分析 199
10.2.6 推广意义与发展前景 199
10.3 国网山东省电力公司生产检修建设基地 200
10.3.1 基地概况与发展定位 200
10.3.2 系统架构与技术路径 200
10.3.3 智慧运行与管理机制 200
10.3.4 综合效益与示范价值 201
10.4 面临的共性问题与挑战分析 201
10.5 未来发展趋势与战略方向 202
参考文献 204
第1章 绪论 1
1.1 综合能源系统概述 1
1.2 国内外能源转型现状及趋势 2
1.3 综合能源系统特征与功能 6
1.3.1 综合能源系统特征 6
1.3.2 综合能源系统功能 7
1.4 综合能源系统应用场景 7
1.5 综合能源系统关键技术 10
1.5.1 综合能源系统统一建模技术 10
1.5.2 综合能源系统调控技术 15
第2章 综合能源系统建模 20
2.1 综合能源系统设备建模 20
2.1.1 供能设备建模 21
2.1.2 耦合设备建模 25
2.1.3 储能设备建模 28
2.2 综合能源系统时域网络模型 29
2.2.1 节点法综合能源系统网络模型 29
2.2.2 微分方程法综合能源系统网络模型 34
2.3 综合能源系统频域网络模型 37
2.3.1 热力系统复频域网络模型 37
2.3.2 天然气系统复频域网络模型 39
第3章 综合能源系统稳态能流计算 43
3.1 IES稳态能流的线性回归方法 43
3.1.1 非线性模型构建 43
3.1.2 线性回归模型 45
3.2 机理？数据双驱动框架 49
3.2.1 数据预处理模块 50
3.2.2 机理驱动模块 53
3.2.3 嵌入式数据驱动模块 54
3.2.4 误差校正模块 55
3.3 算例分析 56
3.3.1 算例描述 56
3.3.2 不同方法性能对比 58
3.3.3 误差分布与回归性能 60
3.3.4 训练数据规模对模型性能的影响 63
第4章 综合能源系统动态能流计算 64
4.1 基于全纯嵌入的机理驱动框架 64
4.1.1 基于全纯嵌入的供热网络重构 65
4.1.2 基于全纯嵌入的燃气网络重构 69
4.1.3 基于全纯嵌入的电网重构 71
4.2 数据驱动的参数同步与加速方法 72
4.2.1 参数同步方法 72
4.2.2 机器学习代理模型 75
4.3 算例分析 77
4.3.1 算例描述 77
4.3.2 参数同步方法性能对比 77
4.3.3 机器学习代理模型性能分析 78
4.3.4 实时仿真平台验证 80
第5章 基于碳熵的综合能源系统碳轨迹追踪 83
5.1 碳熵理论 83
5.1.1 碳熵理论介绍 83
5.1.2 碳熵特点 84
5.2 电？热系统稳态碳熵模型 85
5.2.1 电力系统碳熵模型 85
5.2.2 热力系统稳态碳熵模型 87
5.2.3 耦合设备碳熵模型 89
5.3 电？热？气系统动态碳熵模型 90
5.3.1 基于叠加原理的热、气系统动态潮流追踪 90
5.3.2 考虑动态特性的热、气系统碳熵模型 91
5.4 算例分析 94
5.4.1 算例描述 94
5.4.2 稳态碳熵模型验证 95
5.4.3 动态碳熵模型验证 98
第6章 综合能源系统状态估计 101
6.1 传统状态估计方法 102
6.1.1 静态状态估计 102
6.1.2 动态状态估计 104
6.1.3 静态？动态混合估计 108
6.2 基于知识引导的综合能源系统状态估计 108
6.2.1 模型驱动与数据驱动 109
6.2.2 基于知识引导的DNN框架 109
6.2.3 基于BPNN的热力系统负荷预测模型 110
6.2.4 基于知识引导的DNN状态估计模型 111
6.3 算例分析 113
6.3.1 算例描述 114
6.3.2 电力系统状态估计性能分析 115
6.3.3 热力系统状态估计性能分析 116
第7章 综合能源系统分布式协同调控 121
7.1 分布式优化基本原理及算法分类 121
7.1.1 分布式优化的问题建模 122
7.1.2 分布式优化的算法分类 122
7.2 多区域综合能源系统分布式协同调控建模 123
7.2.1 基于边缘计算单元的IES分布式协同调控框架 123
7.2.2 综合能源系统分布式协同调控建模 125
7.2.3 分布式求解算法 131
7.3 算例分析 133
7.3.1 算例描述 133
7.3.2 优化结果分析 135
7.3.3 算法性能对比 139
第8章 综合能源系统多时间尺度调控 141
8.1 综合能源系统日前优化调度 141
8.1.1 基于叠加响应的状态变量降阶映射方程 141
8.1.2 基于叠加原理的动态最优能流模型 146
8.2 综合能源系统多时间尺度优化调控 151
8.2.1 综合能源系统的动态运行模型 152
8.2.2 多时间尺度动态优化模型 155
8.3 算例分析 159
8.3.1 算例描述 159
8.3.2 日前调度结果分析 160
8.3.3 多时间尺度调控结果分析 161
第9章 综合能源系统需求侧调控 165
9.1 传统需求响应模型及其实施现状 165
9.1.1 需求响应基本概念 165
9.1.2 经济学原理与响应指标体系 166
9.1.3 国内外实施现状 168
9.2 “双碳”目标下的低碳需求响应技术 170
9.2.1 需求响应潜力评估方法 170
9.2.2 需求响应可控性分析 171
9.2.3 “双碳”目标下的低碳需求响应模型 172
9.3 计及综合需求响应的两阶段低碳调控 173
9.3.1 基于综合需求响应的综合能源系统园区优化调控 173
9.3.2 计及需求响应的综合能源系统两阶段运行调控 177
9.4 算例分析 182
9.4.1 算例描述 182
9.4.2 不同方法性能对比 184
第10章 综合能源系统示范工程 188
10.1 国内外示范工程现状 188
10.1.1 英国牛津能源超级枢纽项目 189
10.1.2 美国能源发展愿景重构计划 190
10.1.3 江苏扬中绿电消纳能源互联网示范工程 191
10.1.4 天津北辰清洁供热能源互联网示范工程 192
10.1.5 青岛多能互补综合能源示范工程 192
10.1.6 国网山东省电力公司生产检修建设基地 193
10.2 青岛多能互补综合能源示范工程 194
10.2.1 工程概况 194
10.2.2 站址自然条件 195
10.2.3 能源系统概况 196
10.2.4 关键技术 198
10.2.5 示范成效与综合效益分析 199
10.2.6 推广意义与发展前景 199
10.3 国网山东省电力公司生产检修建设基地 200
10.3.1 基地概况与发展定位 200
10.3.2 系统架构与技术路径 200
10.3.3 智慧运行与管理机制 200
10.3.4 综合效益与示范价值 201
10.4 面临的共性问题与挑战分析 201
10.5 未来发展趋势与战略方向 202
参考文献 204
