1面向能源转型的综合能源系统㶲流模型研究初探1王丹智能电网教育部重点实验室(天津大学)2023年4月15日第八届电力与电气工程亚洲会议（ACPEE2023）能源转换与经济圆桌论坛2汇报目录1研究背景3综合能源系统㶲流计算模型4高㶲综合能源系统及应用5总结与展望2综合能源系统㶲流机理模型233研究背景：能效和㶲效率的差异性综合能源系统被国际能源界誉为30~50年后人类社会能源供用最可能的承载方式，能源站(枢纽)又是其中核心环节，以某地区能源站示范工程为例，基于黑箱模型，对比改造前后能源站的㶲效率和能效。能源站㶲效率能效改造前51.30%88.40%改造后69.29%60.57%基于上述分析，引发思考：具有网络属性的综合能源系统，是否也具有同样问题？更进一步地，其整体和局部的能源品质该如何分析？推广热电联产电热锅炉燃气锅炉电热泵变压器电网天然气网电负荷居民热负荷冷负荷工业热负荷改造前热电联产电热锅炉燃气锅炉电热泵变压器电网天然气网电负荷居民热负荷冷负荷工业热负荷太阳能集热器光伏电厂可再生能源改造后exoutin/ExExenoutin/EnEn能源站能效达到较高水平时，并不意味输送的有效能达到较高水平；能效增大（减小），㶲效率减小（增大），两者间可能存在互斥的关系；44基于有效能供给能力提升的IES规划效果示意图电力线路天然气管道供水管道规划后规划前回水管道热力出口节点热力回水节点热力供水节点天然气节点电力节点HE-IES规划技术节点㶲势规划结果分析量质评估E5E4E3E2E1E6E7E8E9E10H1H2H3H4H5H6H7H8H9G1G2G3G4G5G6G7G8G9G10阀门压缩机集中式发电分布式能源发电集中式发电电力电子设备天然气门站变压器电储能集中式发电天然气门站变压器变压器集中式发电变压器阀门压缩机热电联产电锅炉注氢点阀门压缩机压缩机阀门天然气门站集中式发电储气站分布式能源发电电储能电储能可再生能源发电集中式发电分布式能源发电电力电子设备变压器变压器天然气门站变压器天然气管道扩容电力线路扩容供水管道扩容注氢点地源热泵燃气锅炉热电联产燃气锅炉电锅炉电力线路新建天然气管道新建供水管道新建回水管道新建能源站ES1改造能源站ES2改造可再生能源新建可再生能源新建回水管道扩容变压器可再生能源发电ES2能效ES1有效能利用率ES1㶲损ES1㶲效率ES1能效ES2㶲效率ES2㶲损ES2有效能利用率系统能效系统㶲效率系统㶲损系统有效能利用率终端能质系数图中展示了IES规划效果，规划中考虑了有效能供给能力提升目标，结合可再生能源接入、能源管线扩展新建（虚线）、能源管线扩容（粗线）、能源站内部设备改造和设备增容等技术手段加以实现。研究背景：有效能供给能力提升IES规划过程中，应该避免低质能干高级活、或者让高质能干低级活等情况发生；有效能供给能力全面提升！整体/局部的能效/㶲效相互影响相互制约！量质评估供㶲能力55研究背景：能源的量与质电压与畸变波形电压[1]荔枝与腐烂荔枝[1]数量与质量“数量”与“质量”的讨论，无时无刻不在生活中上演。例如一箱水果，有100颗，这是“数量”的体现，但是其中10颗坏了，只有90颗可以吃，那么这就是“质量”的问题了。能源的“量”与“质”任何事物都是量与质的统一，量变和质变是相互转化、相互渗透的辩证关系。能源系统亦是如此，能源本身也具有“量”与“质”两种属性，热力学第一定律表明能源在“量”上具有守恒特性，热力学第二定律表明能源在“质”上具有贬值特性。[1]图源：https://image.baidu.com66研究背景：㶲的概念热力学第一定律与第二定律定义了㶲的概念：在周围环境条件下任一形式能量中理论上能够转变为有用功的那部分能量称为㶲，而不能转换为有用功的那部分能量称为㷻。㶲可以表征能量转换为功的能力，用来反映能源品质(价值)；数量相同而形式不同的能量，含㶲多的其品质较高，反之含㶲少的其品质较低；在实际能量转换过程中，㶲必然会减少，即能量转换过程㶲损是必然存在的；利用能源时应尽量减少㶲的损失，节能的本质就是节㶲！焓热力学第一定律热量可从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其它能量相互转换，在转换过程中，能量的总值保持不变。热力学第二定律热量不能自发地从低温物体转移到高温物体，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。熵当系统由任意状态可逆的变化到与给定环境相平衡的状态时，理论上可以全部转换为任何其他能量形式的那部分能量。㶲+㷻一切不能转换为有用功的能量。=能量77研究背景：综合能源系统“量质协同”研究方向能效>某一个阈值随着多能耦合技术的发展，区域能源系统涉及到大量能源转化场景，不同能源的品质有高低之分，除了能源转化的数量研究之外，在现有能源转型大环境下，转化过程中能源品质提升研究显得极其重要。目前综合能源的能流研究中比较关注能源的量(能效)，忽略了能源品质，对于多能流研究除了能源的量还应考虑质，才能建立更加完善的多能源统一分析模型。传统研究：较多关注“量”的提升能效+㶲效>某一个阈值未来研究：量质协同提升思维转变8汇报目录1研究背景3综合能源系统㶲流计算模型4高㶲综合能源系统及应用5总结与展望2综合能源系统㶲流机理模型899不考虑发电过程㶲变化换热过程㶲变化能源站内部㶲变化（视能源站为节点）天然气燃烧㶲变化配电网电能㶲配气网热量㶲供热网热量㶲能源站等效㶲损（视能源站为节点）考虑流量(电流、气流、水流)可以描述系统的运行状态，能流可描述能量大小，而㶲流可以描述有价值的能量大小，可将不同形式能源在统一框架下进行量化表示。具体研究的物理范围如下：本研究重点关注电力系统中的电能㶲、天然气系统中的燃料㶲，以及热力系统中的热量㶲等能量㶲；本研究不关注IES中某一能源转换环节具体的㶲变化过程；本研究不关注不具有网络属性的㶲、水和天然气的压力㶲等不被用户消耗的能量㶲在系统中的分布。综合能源系统㶲流机理模型：研究范围特别需要注意得是，热力系统分析中不关注水压力㶲分布，但考虑压力㶲对热量㶲的间接影响；热源循环泵为维持水压所消耗的电能㶲；天然气系统分析中不关注天然气压力㶲分布，但考虑压力㶲对燃料㶲的间接影响；电压缩机或燃气压缩机为维持气压所消耗的电能㶲或燃料㶲。重点关注网络内部有效能流动1010综合能源系统㶲流机理模型：㶲流的概念定义：IES负荷、多能耦合环节消耗的能量㶲在能源网络中的分布，即为IES㶲流。电力系统㶲流：有功功率在电网中的分布视为㶲流，有功损耗视为㶲损；天然气系统㶲流：负荷消耗的燃料㶲在天然气网络中的分布；热力系统㶲流：介质从环境温度加热至当前温度所吸收的热量㶲随介质在热网中的分布。典型综合能源系统㶲流分布示意图（20节点电气-14节点燃气-5节点热力耦合系统）ES1ES2阀门压缩机压缩机阀门天然气门站天然气门站集中式发电变压器储气站分布式能源发电电储能电力电子设备电储能变压器变压器可再生能源发电集中式发电分布式能源发电工业热负荷商务热负荷民用热负荷商务热负荷供水管道回水管道电力支路㶲损热力负荷㶲流入热力负荷㶲流流出热力负荷㶲流热力负荷㶲损供水管道㶲损气源㶲（输入来自上级系统）非零电源㶲(输入来自上级系统)回水管道㶲损热源㶲流入热源㶲流零电源㶲（输入来自自然界）零电源㶲（输入来自自然界）零电源㶲（输入来自自然界）非零电源㶲(输入来自上级系统)气源㶲（输入来自上级系统）能源站节点㶲损能源站节点㶲损可再生能源发电变压器分段开关联络开关分布式注气点注气源㶲（输入来自上级系统）地热能热源㶲（输入来自自然界）ineoute输入㶲输出㶲输入电能㶲输入燃料㶲压缩机变压器输出热量㶲输出电能㶲输出热量㶲压缩机燃气锅炉热电联产输入燃料㶲ineoute输入㶲输出㶲能源站㶲损=输入㶲-输出㶲能源站㶲损=输入㶲-输出㶲能源站ES1能源站ES2燃气锅炉电锅炉注热点压缩机阀门天然气门站电储能荷荷热力负荷㶲损零电源㶲气源㶲（输入来自上级系统）能源站分布式注气点注气源㶲（输入来自上级系统）ineoute输入㶲输出㶲输入电能㶲输入燃料㶲压缩机变压器输出热量㶲能源站㶲损=输入㶲-输出㶲能源站ES2燃气锅炉电锅炉ES1ES2阀门压缩机压缩机阀门天然气门站天然气门站集中式发电变压器储气站分布式能源发电电储能电力电子设备电储能变压器变压器可再生能源发电集中式发电分布式能源发电工业热负荷商务热负荷民用热负荷商务热负荷供水管道回水管道电力支路㶲损热力负荷㶲流入热力负荷㶲流流出热力负荷㶲流热力负荷㶲损供水管道㶲损气源㶲（输入来自上级系统）非零电源㶲(输入来自上级系统)回水管道㶲损热源㶲流入热源㶲流零电源㶲（输入来自自然界）零电源㶲（输入来自自然界）零电源㶲（输入来自自然界）非零电源㶲(输入来自上级系统)气源㶲（输入来自上级系统）能源站节点㶲损能源站节点㶲损可再生能源发电变压器分段开关联络开关分布式注气点注气源㶲（输入来自上级系统）地热能热源㶲（输入来自自然界）ineoute输入㶲输出㶲输入燃料㶲压缩机燃气锅炉ineoute输入㶲输出㶲能源站㶲损=输入㶲-输出㶲能源站㶲损=输入㶲-输出㶲燃气锅炉注热点电力负荷㶲燃气负荷㶲热力供水节点热力回水节点热力出口节点电力支路㶲流天然气管道㶲流供水管道㶲流回水管道㶲流注气管道㶲流地源能管道㶲流为什么首先研究区域热力系统？热量只有部分可以转换为机械功，相对于电能和机械能而言，热量的做功能力相对较小，就不同温度的热量而言，温度愈高转换能力也相应愈大。区域综合能源中热力系统的热量㶲随能量变化的规律更为复杂，因此本研究从区域热力系统的热量㶲开始研究分析。在区域综合能源系统中，配电网和配气网为单层拓扑结构，区域热力系统为双层拓扑，为统一描述系统中的㶲流分布，有必要先将热力系统进行简化，以便和其他能源构统一的描述形式（图）。区域热力系统双层拓扑配气网单层拓扑配电网单层拓扑热力负荷11区域热力系统供回水网络的一般表达形式供水网络回水网络热源供水网络回水网络热源辐射状区域热力系统环状区域热力系统供热网络由供热管道和回水管道组成，供热管道和回水管道以热水或蒸汽的形式将热量从热源侧传递到用户侧；区域热力系统包括辐射状和环状两种拓扑结构；不同的系统结构，导致求解潮流的算法有差异，对于热量㶲的分析也有差异，总的来说，环状区域热力系统更难求解。121313综合能源系统㶲流机理模型：㶲势的概念出口温度To负荷热源供水温度Ts回水温度Tr环境温度Ta参考点（零㶲势点）+-+-参考点（零电势点）电阻电阻电阻电源电源电路中的零电势点热力系统中的零㶲势点类比电势差：单位正电荷从一点移动到另一点所做的功。单位质量水从温度T1变为T2传递的热量㶲可表示为：h12a1a2ph1ap2aphT1T2h(lnln)[(ln)-(ln)]=()eTTTTTTcmTTTcTTTcmppm热力系统㶲势差零电势点：在电路中选定某一点为零电势点，就是规定该点的电势为零，工程中常选大地作为参考点。零㶲势点：环境状态常被视为㶲的基准状态，选取环境温度为参考点。类比Taaaap=(ln)pTTTc电势：电路中某点与参考点之间的电势差（电压）。类比㶲势：热力系统中某一节点温度与环境温度对应的㶲势差，定义为温度T对应的㶲势(单位J/kg)：TTTaapaaap==[(ln)-(ln)]pppTTTcTTTc定义电力系统以大地为㶲势参考点、天然气系统和热力系统以环境温度为㶲势参考点，即零㶲势点，系统中某一点与零㶲势点的㶲势差定义为该点的㶲势，㶲势反映电流、气流、水流等单位流率介质承载的㶲，㶲势差反映了系统中单位流率介质传递的㶲，电力、天然气、热力系统的㶲势具体分别表示为：式中：、、分别为电力系统、热力系统和天然气系统的节点㶲势；为电力支路首端的线电压相量；为节点温度；为环境温度；为水的比热容；为天然气的理论燃烧温度；为天然气的热值。ehapaaapabgbaa=ln-ln10001ln3600pUpTTTcTTTcTTpGTTTephpgpUTaTpcbTG1414热力系统㶲流核心参数包括三部分：㶲损，包括供回水管道㶲损和负荷㶲损；热源㶲和负荷㶲；元件㶲流，包括供回水管道㶲流、流入热源㶲流、流入负荷㶲流和流出负荷㶲流。流出负荷㶲流流入负荷㶲流热源流入热源㶲流供水管道㶲流回水管道㶲流热源㶲供水管道㶲损供水管道㶲损负荷㶲负荷㶲损供水节点出口节点回水节点㶲损供水管道㶲损h,ss1s2h=eppm回水管道㶲损h,rr1r2h=eppm管道两端㶲势差负荷㶲损h,Llorh,qLeppm热源㶲和负荷㶲热源㶲h,Ssrh,qS=eppm负荷㶲h,Lsoh,qL=eppm回水㶲势供水㶲势回水㶲势元件㶲流供水管道㶲流h,sshepm回水管道㶲流h,rrhepm流入负荷㶲流h,sLsh,qLepm流出负荷㶲流h,oLoh,qLepm流入热源㶲流h,rSrh,qSepm类似网络中的损耗类似网络中的节点功率注入类似网络中的支路功率类似潮流一样描述㶲流综合能源系统㶲流机理模型：热力系统㶲流机理模型15传统能源集线器基于能量的角度建立能源站模型，未考虑不同形式能量“质”的差异。基于功率流与㶲流之间的关系，对能源集线器模型进行拓展，将能源站抽象为表征输入和输出端口有效能关系的接口，进而建立㶲集线器模型，该模型兼顾了能量的“量”和“质”，在此基础上结合关联矩阵建立标准化㶲集线器模型，以实现能源站内部㶲流分布的高效求解。in,11in,22Tout,13out,2CHPe4g-eg5CHP6hg-hg7GBhg-hg10000000010010010100000001011000000010000000010000000001eeeeeeeeeee能源集线器L=CP㶲计算公式e=P㶲集线器eout=Cein标准化㶲集线器[X;Y;Z]e=[ein;eout;0]结合拓展矩阵引入L:输出功率C:能量耦合矩阵e:㶲:能质系数P:输入功率eout:输出㶲C:㶲耦合矩阵P:功率X:输入关联矩阵Y:输出关联矩阵e:㶲流分布Z:㶲转换矩阵ein:输入㶲0:零向量能源站㶲流分布能源集线器建模out,eout,eTCHPg-ein,ein,gout,1in,1out,2in,2out,hCHPGBg-hg-hin,g01veeeevv标准化㶲集线器电能天然气热量GB电能CHPe1e2e3e4e5e6ein,1ein,2eout,1eout,2e7Tout,eout,eTCHPg-ein,ein,gout,hCHPGBg-hg-hin,g=01vvvC㶲耦合矩阵㶲集线器综合能源系统㶲流机理模型：能源站-㶲集线器模型151616综合能源系统㶲流机理模型：㶲集线器模型标准化传统IES稳态分析中，常用能源集线器（energyhub）对能源站建模。基于能源集线器忽视了多能系统之间的能源品质差异的问题，因此，提出并建立了标准化㶲集线器（standardizedexergyhub）的模型。空气源热泵电网新能源地热燃气网压缩机热能㶲流电能㶲流冷能㶲流燃料㶲流冷热电联产储气电储能热储能冷储能燃气锅炉电转气地源热泵输出热量㶲输出电能㶲输出冷量㶲输出燃料㶲输入热量㶲输入电能㶲输入燃料㶲输入㶲ine输出㶲oute变压器㶲集线器模型热网h1ee2eh2ee3ee1eg1ee4eg2eg3eh3eh4eh5ec1ee5eg4eh6eh7ee6ec2eg5e表1基于能流和㶲流分析的能源站建模方法对比分类模型属性建模方式基本特征能源集线器非线性模型能源站输入/输出二端口矩阵求解效率较慢/模型简单标准化能源集线器线性模型抽象为节点、支路、端口，建立矩阵求解效率较快/模型精度较低㶲集线器非线性模型结合Energy仿真软件，精细化建模计算精度较高/复杂系统计算困难标准化㶲集线器非线性模型基于输入/输出㶲矩阵、㶲转换矩阵，建立等效㶲节点和㶲支路侧重分析能源网络化㶲流规律/适用于更为复杂的系统inout0XeYeeZ标准化㶲集线器模型[1]定义为：标准化㶲集线器模型[1]LIJiaxi,WANGDan,JIAHongjie,ZHOUTianshuo.ExergyHub:Anovelenergyhubmodelconsideringenergyquality[C]//The2022IEEEPower&EnergySociety(PES)GeneralMeeting,July17-21,2022,Denver,American.1717综合能源系统㶲流机理模型：IES㶲流机理模型电能理论上可全部转换为功或其他形式能量，可全视为㶲。电力系统节点电压视为电力系统㶲势，反映单位电流所承载的㶲流；㶲势差反映单位电流在线路上产生的㶲损。有功潮流=㶲流有功损耗=㶲损电源电负荷电力线路㶲损电力线路㶲流气负荷消耗的燃料㶲可等效为天然气燃烧过程中由环境温度加热到理论燃烧温度产生的燃料㶲。天然气系统定义天然气㶲势为能质系数、热值、常数的乘积；忽略管道天然气流失和气质改变等条件下，天然气系统满足无㶲损的条件。气源气负荷天然气管道㶲流对于具有网络属性的综合能源系统（IES），建立了IES㶲流机理模型分析其能源品质，同时结合不考虑网络属性的园区综合能源系统或能源站，建立了标准化㶲集线器模型分析其内部的㶲流分布。能源站的㶲分析考虑电能㶲、天然气的燃料㶲和水传递的热量㶲。基于能源集线器的能源站忽视了多能系统之间的能源品质差异的问题；㶲集线器侧重分析能源站内部的㶲流规律，适用于更为复杂的系统。燃气锅炉电能㶲燃料㶲热量㶲电能㶲热电联产㶲集线器流出负荷㶲流流入负荷㶲流热源流入热源㶲流供水管道㶲流回水管道㶲流热源㶲供水管道㶲损供水管道㶲损负荷㶲负荷㶲损供水节点出口节点回水节点热力系统涉及㶲流分布包括三部分：㶲损、热源㶲和负荷㶲、元件㶲流。热力系统㶲势为单位质量水由环境温度变为实际温度传递的热量㶲；㶲势差的含义为温度变化过程中单位质量水传递的热量㶲的大小；㶲势高低决定了相同质量的水在系统不同位置承载的㶲值大小，可视为㶲流的一种量度。18综合能源系统㶲流机理模型：㶲平衡分析在定义了各能源系统㶲流参数的基础上，有必要通过系统的㶲平衡分析来验证IES㶲流机理模型的合理性，也是后续㶲流分析研究的基础。管道流入节点㶲流inh,rrh,r11=jjaaaaaeepm管道流出节点㶲流outh,rrh,r11=kk'j+bj+bj+bbbeepm管道㶲损h,rlrrLh,rrLr+h,r+11=jkaajbjbabeppmppm流出负荷㶲流h,oLoh,L=epmh,LlorLh,L=eppm负荷㶲损inh,oLouth,rlh,Ll+=eeeee热力系统㶲平衡综合能源系统整体㶲平衡电力系统㶲平衡天然气系统㶲平衡有功平衡=㶲平衡气流率平衡×㶲势㶲平衡整个综合能源系统满足进、出、消/损之间的平衡，电力系统、天然气系统、热力系统和能源站等各个环节均满足㶲平衡，即整个IES都满足㶲平衡。18h,Sh,Sh,Lh,Llh,sh,r0=eeeeee㶲流、㶲损与潮流、线损相同，流入节点有功潮流等于流出节点的有功潮流与流经线路的的有功线损之和，整个系统的有功功率也保持平衡，因此电力系统节点和整个系统均自然满足㶲平衡。天然气系统中气流在节点上满足基尔霍夫第一定律，天然气㶲流与气流率成正比，因此天然气系统满足节点和系统㶲平衡。节点㶲平衡局部㶲平衡回水管道出口节点㶲平衡热力系统㶲平衡N,inN,outN=eee进出消/损1919综合能源系统㶲流机理模型：㶲平衡分析供水网络回水网络管道负荷热源工质流入热力负荷供水节点㶲=回水节点流出㶲+负荷㶲+回水节点处㶲损换句话说，热力系统中出口节点（To）处㶲平衡，符合能量守恒定律h,sLsh,qLepm供水节点流入负荷㶲出口节点流出负荷㶲h,oLoh,qLepmh,rLrhepm回水节点流出负荷㶲热力负荷㶲h,Lsoheppm回水节点㶲损h,Llroh,qLeppmTomh,qload负荷TsTrmh,qloadh,sLh,rLh,Lh,Lleeee出口节点供水节点回水节点热力系统节点㶲平衡分析（单支路场景）连接节点的元件传递㶲表示为：各元件两端温度对应㶲势差与工质质量流量的乘积类似多能潮流或电力潮流，热力系统的㶲流在回水网络的出口节点处满足广义基尔霍夫第一定律GeneralizedKirchhoff'sfirstlaw负荷热源N,inN,outN=eee进出消/损进出消损20综合能源系统㶲流机理模型：㶲平衡分析h,iniii22jjaaaaaeepmhibiboo11=jkaaaaaaeppmppmh,outooo11kkaaaaaeepmh,inh,oLh,outheeee管道流入节点㶲流管道流出节点㶲流传递㶲流出负荷㶲流h,oLi1i1epm负荷多回水支路汇合节点处h,iniii11jjaaaaaeepmhibiboo11=jkaaaaaaeppmppmh,outooo22kkaaaaaeepmh,inh,outh,oLheeee管道流入节点㶲流管道流出节点㶲流传递㶲流出负荷㶲流h,oLo1o1epm负荷多供水支路汇合节点处Ti2TijTi1To1To2To3Tokmi1mi2mi3mo1mo2负荷mokmo3TbTijTi2Ti1To1To2Tokmi2mi3mi3mi1mo1mo2mokTb负荷热力系统节点㶲平衡分析（多支路场景）20热力系统中负荷供水、出口以及回水节点处多支路连接满足㶲平衡，符合能量守恒定律由前述单节点场景，推广至负荷多供水支路汇合节点、负荷多回水支路汇合节点，热力系统的㶲流机理模型依然满足广义基尔霍夫第一定律。GeneralizedKirchhoff'sfirstlaw负荷热源热源21综合能源系统㶲流机理模型：㶲平衡分析热力系统节点㶲平衡分析（多支路场景）21区域热力系统中热源供水以及回水节点处满足㶲平衡，符合能量守恒定律由前述单节点场景，推广至热源多供水支路汇合节点、热源多回水支路汇合节点，热力系统的㶲流机理模型依然满足广义基尔霍夫第一定律。GeneralizedKirchhoff'sfirstlaw负荷热源热源h,iniii11jjaaaaaeepmh,outooo22kkaaaaaeepmh,inh,outh,sSheeee管道流入节点㶲流管道流出节点㶲流传递㶲流出热源㶲流h,sSo1o1epm热源多回水支路汇合节点处h,iniii22jjaaaaaeepmhibiboo11=jkaaaaaaeppmppmh,outooo11kkaaaaaeepmh,inh,rSh,outheeee管道流入节点㶲流管道流出节点㶲流传递㶲流入热源㶲流h,rSi1i1epm热源多供水支路汇合节点处Ti3TijTi2Ti1To1To2Tokmi2mi3mi3mi1mo1热源mokmo2TbTi2TijTi1To1To2To3Tokmi1mi2mijmo1mo2热源mo3mokTb2222综合能源系统㶲流机理模型：㶲平衡分析负荷热源热源Δeh,slΔeh,LΔeh,Ll热源供水节点热源回水节点Δeh,rleh,sSeh,rSΔeh,SΔeh,S热源吸收的热量㶲（进），等于负荷㶲（消）、负荷㶲损、供回水管道㶲损之和，网络局部平衡特征自然消去，反映了热力系统整体㶲平衡关系；结合前述电力、天然气系统㶲平衡的推导，可知IES局部任一节点和整体系统均满足㶲平衡关系，由此证明IES节点㶲流满足广义基尔霍夫第一定律；基于上述证明，可推出IES任一节点相连支路流出㶲流满足节点分配律。热力系统整体㶲平衡分析为了分析热力系统整体㶲平衡，选取流入和流出某一热源的㶲流进行分析，同时展示其周边其他热源、负荷连接关系，热源处㶲流可视为由回水节点流向供水节点。流出和流入热源的㶲流满足：h,rSh,sSh,S+eee㶲流可视为由流向，为满足系统各节点㶲平衡关系，有以下约束成立：h,sSeh,rSeh,sSh,rSh,Sh,Lh,Llh,slh,rl=eeeeeee消去局部㶲流，仅留下表征系统热源㶲、负荷㶲、㶲损关系的平衡方程：h,Sh,Sh,Lh,Llh,sh,r0=eeeeee局部㶲流负荷GeneralizedKirchhoff'sfirstlaw2323介质分析介质流率节点参数能流分析能流节点参数多能负荷能流损耗㶲流分析㶲流㶲势负荷㶲㶲损承载对应对应包含包含对应网络流率分析电力系统天然气系统热力系统介质分析介质流率电流气流水流节点参数电压气压水压能流分析能流有功潮流气功率流热功率流节点参数电压热值温度多能负荷电负荷气/热负荷热负荷能流损耗线损-管道/负荷损耗㶲流分析㶲流有功潮流燃料㶲热量㶲㶲势(节点参数)电㶲势(电压)气㶲势热㶲势负荷㶲电负荷燃料㶲热量㶲㶲损线损-管道/负荷㶲损电流、气流、水流等介质参数可以描述能源系统的运行状态，电压、气压和水压等参数决定了介质在网络中的流动情况。能流研究反映了供应负荷的能量在能源网络中的分布，介质是承载能流的媒介。传统IES多能流研究通常考虑气流、气压、水流、水压等介质参数，建立在介质流率分析的基础上。㶲作为能量的一部分，㶲流研究反映了供应负荷有价值的能量在能源网络中的分布。在不涉及能源转换的单一能源网络中，㶲流可视为能流的一部分。在涉及能源形式转化的情况下（如能源站），能量除了有量的损耗，还会存在质的损耗，此时㶲损并非能量损耗的一部分。㶲流可在统一框架下量化不同形式能源的有效能属性，因此具有普适意义，可以视为一种IES统一模型。综合能源系统㶲流机理模型：介质流、能量流、㶲流2424各个能源系统和整个综合能源系统均满足局部和整体㶲平衡关系，与传统的黑箱模型相比，基于㶲流机理的模型可量化分析能源网络内部有效能的分布情况，实现系统的量质协同研究。21.41-1308.32366.44324.88483.09337.921308.321.30602.531.53483.870.78338.060.14207.900.1575.3083.650.33115.561.7217.130.4395.333.7924.820.363.790.0620.790.61-3912.52887.77987.441065.331638.44945.221328.86750.67708.4596.71108.2344.6424.59597.83971.98负荷负荷能源站综合能源系统㶲流分布电力系统存在线路㶲损，不存在负荷㶲损一定假设条件下天然气系统不存在㶲损（忽略注气、介质、摩擦）热力系统存在管道㶲损和部分负荷㶲损能源站㶲损在该算例系统总㶲损中所占比例最大（不一定）电力系统热力系统天然气系统各能源子系统局部㶲平衡流入节点的元件首端㶲流+源端供应的㶲之和=流出节点的元件末端㶲流+负荷消耗的㶲+㶲损各能源子系统整体㶲平衡输入子系统的㶲=子系统输出的㶲+子系统各种㶲损/消耗综合能源系统整体㶲平衡输入系统的㶲=系统输出的㶲+系统各种㶲损/消耗5220.84kW4611.81kW609.03kW几个简单结论综合能源系统㶲流机理模型：算例分析2525节点㶲势反映节点附近单位流率介质承载的㶲，㶲势差反映单位流率介质传递㶲的能力。㶲势可以作为反映各个能源系统局部能源品质特征的参数。负荷负荷能源站8.888.888.888.8849.5548.8247.5810.8110.8110.4910.6410.8112.66012.659.04×10-512.622.66×10-412.604.41×10-412.64-8.63×10-512.633.74×10-48.88综合能源系统㶲势分布热力负荷㶲损节点电压视为电力系统㶲势，以相量的形式表示。一定假设条件下，天然气系统㶲势等于能质系数与热值的乘积，即为常数。若计及注气、管存、介质改变、摩擦等现象，则天然气㶲势不为常数。源/荷供水节点㶲势出口节点㶲势回水节点㶲势H149.5510.4910.49H248.8210.8110.64H347.5810.8110.81热力系统节点㶲势H2的回水节点为混合节点，出口节点㶲势和回水节点㶲势不相等，H2的回水节点处存在㶲损。热力系统节点㶲势越高，所处位置的能源品质越高。供水节点㶲势越高，向负荷供应高品质能量的能力越高。回水节点㶲势也反映了负荷㶲损的程度。电力系统热力系统天然气系统综合能源系统㶲流机理模型：算例分析2626将综合能源系统㶲流理论与模型应用于中国北方某工业城镇示范区综合能源系统（IES-TJBC）案例中，分析其在典型场景下的㶲流分布特征：与基于能流的IES建模方法相比，㶲流模型兼顾能量的“量”和“质”；与传统基于黑箱模型的IES㶲效率分析方法相比，IES㶲流模型可实现IES-TJBC整体和局部能量品质的全面分析；㶲流分布与能源网络类型以及拓扑结构密切相关。整个系统或局部能量的“量”和“质”指标可能存在互斥性，整体和局部的能量品质指标也可能存在互斥性；IES-TJBC网架拓扑图IES-TJBC各能源系统的㶲流分布示意图(c)天然气系统㶲流分布15979kW3500kW天然气支路㶲流天然气负荷㶲71kW71kW天然气门站能源站天然气负荷天然气支路㶲流天然气负荷㶲9kW330kW7kW142kW热力支路㶲流热负荷㶲(d)热力系统㶲流分布热负荷能源站热力支路㶲流热负荷㶲(e)热力系统㶲损分布0.20kW16.71kW0.04kW0.81kW热力支路㶲损热力节点㶲损热负荷能源站热力支路㶲损热力支路㶲流(f)热力系统热负荷能质系数0.17050.1845热负荷能质系数热负荷能质系数综合能源系统㶲流机理模型：工程案例分析天津北辰工业园区基准年稳态能源网络㶲流分布2727IES㶲流与能流结构存在差异，能量的“量多”不代表“质高”，㶲损与能量损失也存在差异，因此有必要在IES研究中综合考虑能量本身与有效能（㶲）两者结合，实现系统“量质协同”分析，通过改善能源结构、选择合适设备类型和容量、设计合理的能源站运行模式、采用合理网络拓扑结构等，提高系统的高品质能源供应能力。(a)IES-TJBC㶲流图输入㶲64509.9kW天然气门站供应㶲38744.3kW变电站供应㶲25765.6kW能源站输入㶲3499.7kW电力系统输入㶲26384.6kW623.2kW热力系统输入㶲㶲损2571.8kW热负荷㶲531.4kW电负荷㶲26162.2kW气负荷㶲35244.5kW(b)IES-TJBC能流图输入能量81014.1kW天然气门站供应能量552458.5kW变电站供应能量25765.6kW能源站输入能量4990.5kW电力系统输入能量26384.6kW3412.8kW热力系统输入能量能量损失1644.0kW热负荷能量2950.0kW电负荷能量26162.2kW气负荷能量50258.0kWIES-TJBC㶲流图与能流图IES-TJBC㶲损与能量损失综合能源系统㶲流机理模型：工程案例分析示范区能流和㶲流的桑基图存在明显差异，能源站㶲损较大，说明能源站输送的高品质能源的能力较为欠缺，目前主要以热能为主，后续可通过能源站规划改造降低㶲损，提升输运高品质能源的能力。基准年典型场景下天津北辰工业园区㶲流与能流分析汇报目录1研究背景3综合能源系统㶲流计算模型4高㶲综合能源系统及应用5总结与展望2综合能源系统㶲流机理模型282929综合能源系统㶲流计算模型：IES㶲流计算模型的必要性综合能源系统㶲流机理模型的建立为能量品质分析提供了新思路，针对不同应用场景，如何系统性地求解㶲流分布成为亟需解决的问题。基于前述IES网络化㶲流机理模型，提出两种适用于不同场景的㶲流计算方法。能源站1能源站2阀门压缩机压缩机阀门气源㶲气源㶲变压器电源㶲变压器储气站分布式能源发电电储能电力电子设备电储能变压器电源㶲(新能源)电源㶲电源㶲(新能源)阀门电源㶲(新能源)电力节点㶲势天然气节点㶲势供水节点㶲势回水节点㶲势出口节点㶲势变压器气负荷㶲电负荷㶲天然气管道㶲流电力线路㶲流电力线路㶲损供水管道㶲流回水管道㶲流回水管道㶲损供水管道㶲损流入热源㶲流流入负荷㶲流流出负荷㶲流热源㶲热负荷㶲负荷㶲损能源站节点㶲损能源站节点㶲损典型综合能源系统㶲流分布示意图（20节点电气-14节点燃气-5节点热力耦合系统）3030综合能源系统㶲流计算模型：IES㶲流计算模型与方法①基于非平衡节点功率、网络拓扑、管线参数、能源站设备型号及运行方式等数据，选取合适的多能潮流计算方法，求解系统电力潮流、天然气流率、热力系统供水、回水和出口节点温度以及水流率等；②通过系统电压、电力潮流、电力负荷获取电力系统㶲势、电力线路㶲流、电力线路㶲损、电力源荷㶲；③计算天然气节点㶲势，由气流率向量得到燃气管道㶲流、天然气源荷㶲；④根据热力系统各节点温度获得供水、回水和出口节点㶲势向量，通过节点㶲势和水流率向量求解热力系统㶲流分布，包括元件㶲流、㶲损、热负荷㶲和热源㶲；⑤根据电力源荷㶲、天然气源荷㶲、热力源荷㶲计算能源站等效节点㶲流列向量，进而获得各个能源站等效节点㶲损；⑥最后，形成系统整体㶲流及节点㶲势分布。针对“以热定电”运行模式的系统开始多能潮流求解输入非平衡节点功率数据及系统运行方式㶲流求解输出综合能源系统㶲流及㶲势分布情况能源站㶲损求解电力系统㶲流分布求解天然气系统㶲流分布求解热力系统㶲流分布求解获取天然气节点㶲势获取热力节点㶲势获取电力节点㶲势热力潮流求解电力潮流求解天然气潮流求解修正能源站功率交互结束基于非平衡节点功率的㶲流间接计算方法非平衡节点功率已知，综合能源系统㶲流求解可建立在多能流计算结果基础上，基于电力潮流、天然气流率、节点温度、水流率等多能流参数，获得系统㶲流分布。基于非平衡节点功率的㶲流间接计算模型3131综合能源系统㶲流计算模型：IES㶲流计算模型与方法㶲流直接计算方法的适用场景非平衡节点㶲可通过若干种方式获得，例如，拟开发㶲表系统，通过源荷位置介质流的量测装置测算源荷电流、气流、水流等，量测电压、供回水温度等㶲势计算参数估计节点㶲势，进而间接测算非平衡节点的源荷㶲。针对非平衡节点㶲已知场景，建立各能源环节的㶲流直接计算模型，以获取系统㶲流分布。31㶲流通信线路及方向云端服务器气源侧高压㶲表高压气源网络侧高压㶲表负荷侧中压㶲表调压站调压站负荷侧低压㶲表中压气源气源侧中压㶲表网络侧中压㶲表分布式气源调压站气源侧㶲表低压气源气源侧低压㶲表网络侧低压㶲表能源站热源侧供水㶲表热源侧回水㶲表热源侧供水㶲表热源侧回水㶲表供水节点㶲表回水节点㶲表供水节点㶲表回水节点㶲表出口节点㶲表能源站分布式热源热源侧供水㶲表热负荷出口节点㶲表热负荷传统电厂发电侧㶲表发电侧㶲表用户侧㶲表输电侧㶲表新能源电厂分布式电源变电站发电侧㶲表发电侧㶲表电负荷输电侧㶲表用户侧㶲表配电侧㶲表配电侧㶲表气负荷负荷侧低压㶲表㶲表系统示意图3232综合能源系统㶲流计算模型：IES㶲流计算模型非平衡节点㶲已知，电力系统㶲流可采用牛拉法求解；天然气系统㶲流可采用牛顿节点法求解；热力系统㶲流采用水力模型和热力-㶲流模型交替迭代算法求解；三者基于㶲集线器模型耦合，其耦合方式取决于系统的运行模式、设备类型等。开始输入非平衡节点㶲数据初始化热力节点㶲势求解水力模型求解热力-㶲流模型修正热力节点㶲势是否收敛?基于㶲集线器模型修正㶲交互求解电力系统㶲流分布修正电力节点㶲势是否收敛?求解天然气系统㶲流分布是否收敛?输出综合能源系统㶲流及㶲势分布能源站初始化电力节点㶲势计算天然气节点㶲势YNYNYN热力系统电力系统天然气系统修正天然气节点气压结束①获取负荷㶲，确定系统的运行方式、网架拓扑、能源站等信息；②设置热力节点㶲势初值，采用水力模型、热力-㶲流模型交替迭代的方法求解热力系统㶲流、㶲势分布；③基于㶲集线器模型，通过能源站输出热量㶲，计算输入或输出的电能㶲、燃料㶲；④基于能源站输入或输出电能㶲更新电力源荷㶲，设置电力节点㶲势初值，采用牛拉法求解电力系统㶲流、㶲势分布；⑤基于能源站输入或输出燃料㶲更新天然气源荷㶲，计算天然气节点㶲势，采用牛顿节点法求解天然气系统㶲流分布；⑥获取IES整体㶲流及㶲势分布。针对“以热定电”运行模式的系统基于非平衡节点㶲的㶲流直接计算方法基于非平衡节点㶲的㶲流直接计算模型汇报目录1研究背景3综合能源系统㶲流计算模型4高㶲综合能源系统及应用5总结与展望2综合能源系统㶲流机理模型333434高㶲综合能源系统：概念构建量质协同发展的综合能源系统是推动能源转型的重要举措之一。在能源生产、传输、分配、转换、存储、消费等环节中，满足低㶲损、高终端能质系数、高㶲效率、高有效能利用率的“一低三高”能源品质目标的IES，称之为高㶲综合能源系统（HE-IES）。类似低碳电力系统概念，HE-IES将是未来能源系统打造的新优化目标之一。HE-IES的研究范畴及典型研究对象示意图储氢燃料电池氧气居民区居民区居民区居民区居民区工业区工业区工业区工业区商业区商业区商业区配电站飞机电动汽车氢动力汽车燃油车燃气车高铁港口码头机场地铁站火车站汽车站加油站加气站充电桩航空煤油加氢站电制氢氢能管网生物质制氢海洋石油平台远洋油轮油田原油存储集油站联合站炼化厂航空煤油储油商业区工业区气井储气电转气加气站调压站配气网输气网燃气锅炉地热冷热电联产电热锅炉储热换热站热力管网电制冷机组溴化锂机组蓄冷冷却塔板换加油站加氢站油气分离LNG船海洋钻井平台热力管网变电站商业区分布式居民区工业区水电站核电站火电厂枢纽变电站配电站可再生能源电厂储能配电站区域供热系统燃气供能系统石油供能系统电力系统㶲流/能流/介质流电压幅值/电压相位母线电流/支路电流有功功率/无功功率阻抗导纳/负荷功率交通能源系统㶲流/能流/介质流客运流量货运流量换能频率换能效率换能费用换能路径电池容量荷电状态续航里程石油供能系统㶲流/能流/介质流环境温度环境湿度油品温度油品湿度油品比热油品热值油品密度油品体积油品质量油气压力区域供冷系统㶲流/能流/介质流环境温度介质温度管网压力介质比热源端流率管道流率负荷流率循环水量区域供热系统㶲流/能流/介质流环境温度介质温度管网压力介质比热源端流率管道流率负荷流率循环水量电力系统燃气供能系统㶲流/能流/介质流环境温度/环境湿度燃气温度/燃气湿度燃气比例/燃气体积燃气压力/燃气流率氢能利用系统交通能源系统区域供冷系统氢能利用系统㶲流/能流/介质流环境温度/环境湿度氢气温度/氢气湿度氢气密度/氢气体积氢气压力/氢气流率供冷管网电能㶲流燃料㶲流(燃气)冷量㶲流燃料㶲流(石油)热量㶲流燃料㶲流(氢能)㶲流追踪㶲经济成本分摊集中式交易多中心交易去中心化交易衍生交易能量站选址/定型/定容能源网络扩容/改建负荷㶲预测可再生能源接入㶲流支路㶲损源端㶲负荷㶲损㶲势负荷㶲量质协同状态估计实时运行参数识别运行效率状态评估运行优化参数控制局部整体㶲平衡约束㶲参数量测核算①㶲损：lossinoutExExExoutout/ExEneffoutin/ExExoutin/ExEn③㶲效率：②终端能质系数：④有效能利用率：㶲损lossEx输出㶲outEx输出能量outEn输入能量inEn输入㶲inEx综合能源系统整体综合能源系统局部综合能源系统局部3535高㶲综合能源系统的应用：概述高㶲综合能源系统以“一低三高”为能源品质目标，以综合能源系统㶲流机理模型为理论支撑，在规划、运行优化和能量调度、㶲交易与市场化机制、量质协同评价等方面助力构建量质协同发展的综合能源系统工程应用。应用应用评价评价理论支撑理论支撑高㶲综合能源系统概念低㶲损高终端能质系数高㶲效率高有效能利用率综合能源系统㶲流机理模型消费特征HE-IES㶲交易与市场化㶲负荷预测㶲市场交易㶲流追踪分摊HE-IES规划能源网络规划HE-IES运行优化能源站规划可再生能源规划精准预测状态感知智能优化调度方案协同控制量质协同评价方法规划评价运行调度评价市场交易评价信息网络评价量质协同发展综合能源系统示范工程应用示范应用总方案服务平台研发示范工程建设3636高㶲综合能源系统的应用：高㶲规划HE-IES规划效果示意图电力线路天然气管道供水管道规划后规划前回水管道热力出口节点热力回水节点热力供水节点天然气节点电力节点HE-IES规划技术节点㶲势规划结果分析量质评估E5E4E3E2E1E6E7E8E9E10H1H2H3H4H5H6H7H8H9G1G2G3G4G5G6G7G8G9G10阀门压缩机集中式发电分布式能源发电集中式发电电力电子设备天然气门站变压器电储能集中式发电天然气门站变压器变压器集中式发电变压器阀门压缩机热电联产电锅炉注氢点阀门压缩机压缩机阀门天然气门站集中式发电储气站分布式能源发电电储能电储能可再生能源发电集中式发电分布式能源发电电力电子设备变压器变压器天然气门站变压器天然气管道扩容电力线路扩容供水管道扩容注氢点地源热泵燃气锅炉热电联产燃气锅炉电锅炉电力线路新建天然气管道新建供水管道新建回水管道新建能源站ES1改造能源站ES2改造可再生能源新建可再生能源新建回水管道扩容变压器可再生能源发电ES2能效ES1有效能利用率ES1㶲损ES1㶲效率ES1能效ES2㶲效率ES2㶲损ES2有效能利用率系统能效系统㶲效率系统㶲损系统有效能利用率终端能质系数㶲流参数㶲损分布㶲效率局部/整体量质协同减少高品质能源流失规划方案评价以㶲集线器为模型的能源站规划考虑量质协同的能源网络规划考虑量质协同的站网联合规划㶲流机理考虑量质协同的可再生能源规划规划需求规划对象及目标HE-IES规划过程中，应该避免让“低质能”干“高级活”、或者让“高质能”干“低级活”等情况发生；主要讨论内容包括：1）负荷㶲预测；2）基于㶲集线器的能源站规划；3）高㶲网络规划；4）可再生能源接入对高㶲规划的影响等。图中展示了HE-IES规划效果，规划中考虑了高能源品质目标，结合可再生能源新建、能源管线扩展新建（虚线）、能源管线扩容（粗线）、能源站内部设备改造和设备增容等技术手段实现高㶲规划。3737高㶲综合能源系统的应用：运行优化和能量调度HE-IES运行优化和能量调度示意图HE-IES运行优化和能量调度需重点考虑以下问题：建立合理的量测数据集合，实现系统状态的量质协同状态估计和精准预测技术；以IES运行安全稳定要求、爬坡出力、经济运行及㶲平衡等为约束条件，以量质协同、经济成本、可再生能源消纳能力、综合能效等为优化目标，建立面向智能调度的优化模型；计及有效能利用率、㶲效率、热效率和节能率等核心指标，构建量质协同的多能运行效率状态评估体系，并建立评估模型。可再生能源发电集中式发电天然气门站集中式供热厂可再生能源发电集中式发电天然气门站集中式供热厂㶲集线器热电联产变压器变压器变压器变压器工业区商业区居民区阀门热泵热泵阀门压缩机压缩机阀门阀门多能管线开关与阀门控制燃气锅炉电力电子设备电储能储气站储热站分布式能源发电空调电采暖燃气灶具中央空调中控设备燃气锅炉热泵热水器冶金锅炉电动汽车居民区电动汽车、热水器等可控设备控制工业区冶金锅炉等可控设备控制配电站配气站换热站配电站配气站商用炉具商业区中央空调等可控设备控制电灯热风炉能源配送设备控制网络拓扑及运行状态监测多源储能设备控制能源站设备控制分布式能源设备控制外部数据(其他社会、经济数据等)监测供需预测交易互动高㶲综合能源系统(HE-IES)运行优化和能量调度保障组成HE-IES智能优化调度方案联络开关分段开关信息流执行算法统一编码IEC-综合能源系统控制标准实现对设备的建模并制定控制命令IEC-通信标准实现对数据统一的采集存储与实时接入HE-IES数据服务技术支撑链路加密加密芯片多能源系统㶲流计算多能源系统㶲状态估计多能源系统参数控制多能源系统综合评估多能源系统传感量测热量㶲流燃料㶲流电能㶲流设备参数调整网络拓扑控制储能控制多能㶲流计算RE设备供用能设备㶲流分布反馈节点㶲势支路㶲损有效能利用率/㶲效率输入能量/输入㶲输出㶲传感量测多能㶲经济性㶲成本/价格㶲效益量质协同状态估计运行优化参数控制民用负荷柔性控制工业负荷柔性控制负荷㶲损支路㶲流商业负荷柔性控制故障定位/诊断IES实时运行状态风险预警/评估多能运行效率状态评估㶲效率热效率节能率智能优化调度方案安全稳定要求量质协同RE消纳能力经济成本多时间尺度整/实型求解㶲平衡约束爬坡出力约束强非线性约束条件目标函数模型特点经济运行约束综合能效维数大3838高㶲综合能源系统的应用：㶲交易和市场化机制HE-IES㶲交易和市场化交易示意图从市场和经济的角度来看，㶲反映了能量中的有效能部分，这决定了㶲能够统一表示多能源的共有属性，㶲这种普适属性可作为一种商品特性；考虑到“能源品质效益最大化”和“成本最小化”之间的内在矛盾，结合㶲经济学等基础，可建立更为深入的㶲交易、㶲市场方面的研究理论；㶲在市场化环境下商品属性和交易机制，主要包括：1）基于㶲流追踪的㶲经济成本分摊方法；2）基于㶲的多元化市场交易机制。分布式多能㶲交易市场能源信息传递需求信息传递价格竞争撮合交易方匹配安全检验控制信号下发㶲交易容量㶲交易价格㶲结算信息逆变器控制信号户户㶲交易竞标容量购㶲需求最大收益购能方售能方最小成本购能方购能方售能方售能方能源站控制热负荷控制电负荷控制现代控制理论经典控制理论001011010111100001011010111100云端控制人工智能、大数据交互控制底层设备设备交互协调控制分散自治用户管控设备电能㶲流热量㶲流燃料㶲流信息流IES供给侧电力供给燃气供给分布式能源IES服务商配售企业售电商供热商天然气供应商综合能源供应商IES用户侧能源消费者能源微网冷热供给中心化交易多中心交易去中心化交易衍生交易㶲市场交易模式源端㶲负荷㶲节点㶲势㶲流追踪成本分摊收益分摊风险分摊主体分摊基于㶲流追踪的有效能分摊方法㶲交易㶲交易㶲交易㶲交易支路㶲损……㶲交易39汇报目录1研究背景3综合能源系统㶲流计算模型4高㶲综合能源系统及应用5总结与展望2综合能源系统㶲流机理模型3940总结展望提出了IES能源网络㶲流机理建模方法：提出了热力、电力、天然气系统㶲势概念，建立了热力、电力、天然气系统以及能源站㶲流机理模型；提出了两种适用于不同场景的㶲流计算方法，包括间接计算和直接计算模型；提出了高㶲综合能源系统（HE-IES）的概念，结合IES㶲势、㶲流、㶲损等典型能源品质参数，从规划、运行优化和能量调度、㶲交易和市场化机制三个核心应用层面，论述了未来HE-IES的核心研究内容框架，并探讨了重点关注问题。能源系统的能效与能量品质协同提升是未来能源转型升级的必然趋势之一，对IES能量品质提升开展系统性研究具有非常重要的意义，后续将会继续结合IES㶲流机理模型，针对具体应用进行深入量化分析。40相关文献[1]王丹,周天烁,李家熙,贾宏杰.面向能源转型的高㶲综合能源系统理论与应用[J].电力系统自动化,2022,46(17):114-131.[2]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.[3]JiaxiLi,DanWang,etal.MechanismAnalysisandUnifiedCalculationModelofExergyFlowDistributioninRegionalIntegratedEnergySystem[J].AppliedEnergy,Vol.324,119725,15Oct.2022.[4]LiJiaxi,WangDan,et.ExergyHub:Anovelenergyhubmodelconsideringenergyquality[C]//The2022IEEEPower&EnergySociety(PES)GeneralMeeting,July17-21,2022,Denver,American.[5]TianshuoZhou,DanWang,etal,CalculationandAnalysisoftheExergyFlowofanIntegratedEnergySystemwithDistributedRenewableEnergy[C]//IEEEEI22022)Chengdu,Nov.11-13,2022.[6]李家熙,王丹,周天烁,贾宏杰.面向综合能源系统的㶲流计算模型[J].电力系统自动化,网络优先出版,2022.[7]李家熙,王丹,贾宏杰,等.面向可再生能源接入的综合能源系统熵态机理和分析方法[J].电力系统自动化,网络优先出版,2023.[8]周天烁,王丹,李家熙,等.面向综合能源系统的㶲流追踪模型与计算方法[J].电力系统自动化,网络优先出版,2023.[9]TianshuoZhou,DanWang,etal.Multi-objectiveplanningforintegratedenergysystemsconsideringbothenergyqualityandrenewableenergy[C]//2023PESGM.Orlando,16–20July2023.[10]李宜哲,王丹,李家熙,等.面向可再生能源集成的综合能源系统熵态计算模型].电力系统自动化,已投稿,2023.4141谢谢各位专家！敬请批评指正王丹智能电网教育部重点实验室(天津大学)2023年4月15日