综合能源系统建模：从入门到实践

本书是“十四五”国家重点图书出版规划项目“未来能源技术系列”丛书之一。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第五代区域供热供冷系统的电热强耦合网等，并包含MATLAB软件与犆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MATLAB、CPLEX、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。

刘学智

上海交通大学电气工程系老师，硕士生导师，电力系统及其自动化专业， 武汉大学电气工程学院学士，英国卡迪夫大学能源工程博士，主要从事新能源接入、电力电子化系统等控制、综合能源系统的稳态分析研究，已发表SCI论文多篇。

严正 

上海交通大学电气工程系教授，博士生导师，主要研究方向为电力系统优化运行、电力系统稳定分析、电力市场、智能电网等。

张沛超

上海交通大学电气工程系副教授，主要研究方向为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。

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

1.3 多能互补提供灵活性

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 热网及运行特点

2.2 水力模型

2.3 水力模型求解

2.4 热力模型

2.5 热力模型计算方法

2.6 水力-热力模型

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

3.2 能源转换设备机理及模型

3.3 电力系统潮流计算

3.4 联合分析

3.5 简单算例

3.6 电热网算例

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

4.8 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

5.5 分解协调的顺序优化方法

5.6 技术经济指标

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

6.2 计及热泵的光伏-储能系统案例分析

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

7.2 电热网建模现状分析

7.3 强耦合的能源元胞方案

7.4 本章小结

参考文献

附录A 水力计算方法

附录B 编程演示

附录 C 温度降方程推导

附录 D 相关网络数据

本书是“十四五”国家重点图书出版规划项目“未来能源技术系列”丛书之一。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第五代区域供热供冷系统的电热强耦合网等，并包含MATLAB软件与犆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MATLAB、CPLEX、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。

刘学智

上海交通大学电气工程系老师，硕士生导师，电力系统及其自动化专业， 武汉大学电气工程学院学士，英国卡迪夫大学能源工程博士，主要从事新能源接入、电力电子化系统等控制、综合能源系统的稳态分析研究，已发表SCI论文多篇。

严正 

上海交通大学电气工程系教授，博士生导师，主要研究方向为电力系统优化运行、电力系统稳定分析、电力市场、智能电网等。

张沛超

上海交通大学电气工程系副教授，主要研究方向为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。