【摘要】:能量枢纽的概念来自于非常朴素的想法:无论一个多能源系统中电、热、气之间的耦合关系是多么复杂,都需要各种形式能源的输入,最终转换成为其他形式的能源作为系统的输出,于是便可以将一个多能源系统抽象成为如图4.9所示的输入-输出双端口网络,中间的方框部分即为待分析的多能源转换路由器,利用能量枢纽抽象描述。表4.1和表4.2分别列举了几种常见的能源转换设备和能源存储设备。
苏黎世联邦理工学院于2007年在“未来能源网络愿景”项目研究中首次提出了能量枢纽(Energy Hub)的概念。能量枢纽的概念来自于非常朴素的想法:无论一个多能源系统中电、热、气之间的耦合关系是多么复杂,都需要各种形式能源的输入,最终转换成为其他形式的能源作为系统的输出,于是便可以将一个多能源系统抽象成为如图4.9所示的输入-输出双端口网络,中间的方框部分即为待分析的多能源转换路由器,利用能量枢纽抽象描述。
图4.9 多能源系统的输入-输出端口模型
能量枢纽左端的P向量表示多能源系统的能源输入,如电能、化石能源以及风光等可再生能源等,右端的L向量表示经过转换后的能源输出,以电能、热能为主。所以从系统的角度来看,能量枢纽是一个输入P到输出L的一个函数:
式中,函数f(·)可以考虑到各种形式能源的传输、相互转换、存储等环节。能量枢纽主要分为三部分:
1)能源传导设备:不进行任何能量转换,能够实现能源的直接传输,如电缆、架空线、燃气管道、供热管网等。
2)能源转换设备:实现不同能源形式之间的转换与耦合,如燃气轮机、电机、燃料电池、电解槽等。(www.daowen.com)
3)能源存储设备:电池、抽水蓄能电站、储热装置等。
表4.1和表4.2分别列举了几种常见的能源转换设备和能源存储设备。
表4.1 能源转换设备举例
表4.2 能源存储设备举例
由于能量枢纽建模方法具有高度的抽象性,所以只要能够对一个能源系统进行合理的建模,无论该系统大小,都能用能量枢纽进行描述,如单一的居民用户、商业楼宇(如机场、医院)、工厂、一个地区甚至一个国家的能源系统等。
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