经济类研究生论文开题报告格式及范文「优选范文」

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论文字数:2637 论文编号:sb2022010210070142054 日期:2022-06-14 来源:硕博论文网
经济类研究生论文开题报告格式及范文怎么写?本文将以经济类论文为例,为大家分享一篇开题报告的范文样本,标题是“基于概率能量流的电-气综合能源系统定容规划及低碳经济调度”,具体详情如下。
一、论文开题报告基本框架
论文开题报告一般由以下八个部分组成(每个院校都有固定的开题报告模板,可能有所差异,大家可以参照各自学院的要求进行写作)。具体内容如下:
1.选题的背景及意义
2.研究目标及内容
3.研究方法
4.论文大纲
5.技术难点和可能的解决方案
6.预期成果及可能的创新点
7.论文工作计划
8.参考文献
经济类论文开题报告
经济类论文开题报告
二、选题的背景及意义
1.1.1 研究背景
习近平主席曾在联合国发展峰会倡议“探讨构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求”[1]。包括国际能源署在内的多国政府、国际组织均认为大幅提升清洁可再生能源的发电比例、实现新能源和传统能源互补,已成为全球能源行业发展的共同趋势。目前,规模化风电、光伏等清洁能源主要通过电力传输网实现能源互联互通,截止到 2019 年 12 月,我国风电光伏总装机容量已达到 2.1 亿千瓦,预计2020 年光伏新增装机有望达到 40GW[2]。然而,含高比例可再生能源的电力系统日趋面临高波动性、低惯性力、成本高等挑战,严重制约了清洁能源的消纳。与此同时,发达国家经验表明,天然气发电具有调节能力高、响应速度快等特点。而传统能源系统规划运行仅局限在电、气、热等独立能源系统内部,未利用能源间的优势互补,节能减排、能源利用效率、新能源消纳等问题遭遇瓶颈。针对此问题,能源互联网[3]、综合能源系统(integrated energy systems,IES)[4]等概念应运而生,打破了供电、供气、供热等系统独立设计运行的原有模式,是实现多能互济、能源梯级利用的关键。
同时,燃气轮机的快速启停特性,可以补偿负荷以及新能源出力波动,使整个系统保持稳定状态。因此,构建以电力系统为核心的电-气综合能源系统(electro-gas integrated energy systems,EGIES),受到越来越多的关注,天然气和新能源成为世界能源利用的重要方向。天然气系统与电力系统的主要差异在于天然气易存储、绿色清洁、安全可靠,但其流体状态复杂。电力系统分析模型已相当成熟,但电能量需实时平衡,不易存储。目前,电力、天然气等能源的利用仅仅是从单一角度独立设计、规划、运营调度,彼此之间缺乏协调,易造成能源利用率低、各系统可靠性较低等问题。相较于传统的电力系统,EGIES 通过燃气轮机和电驱动压缩机、电转气(power to gas,P2G)等将电力网络和天然气网络紧密地联系在一起,实现了电力系统、天然气系统等多能源系统交叉互联和复杂耦合,可实现多能互补利用,提高能源利用效率[5]。
但 EGIES 对过去针对单一网络的可靠性分析、风险评估以及忽略电力-天然气能源系统间相互影响的分析方法提出了更高挑战。例如,随着集中供热、“煤改气”、“煤改电”、热电联产等技术的日趋成熟,EGIES 所面临的的外界环境日趋复杂,受到包括暴雨、冰冻、台风在内的极端自然天气以及包括供暖气源充裕性、能源价格、地缘政治多重影响[6],其中在 2017 年 8 月,我国台湾地区就曾发生备用不足导致的大停电[7],2018 年我国北方地区冬季都经受了“气荒”影响,各城市供电、供暖以及交通等多方面受到巨大挑战。由于系统间的耦合,使得多重因素影响的故障、气荒等因素传播速度更快、范围更广,传统意义上针对单一网络的不确定性分析和规划运行等方法显然很难满足我国对 EGIES 准确分析、宏观规划及协调调度需求[8]。
1.1.2 研究意义
综上所述,综合能源系统存在包括电力、天然气在内的多个能源主体和大量跨专业的知识体系,对于 EGIES 的规划、调度、优化来说,不仅仅是简单的经济目标优化问题,还要考虑到目前乃至未来 EGIES 发展所面临的的多种复杂因素,其中涉及了大量亟需关联与量化的耦合问题。例如:1)在 EGIES 多能流分析过程中,为确保综合考虑不确定性因素对 EGIES 的影响,亟需研究耦合对电力-天然气系统的影响,以及某一系统不确定因素对另一系统的影响;2)针对现有的天然气系统耦合电力系统后负荷增加,且电力及天然气负荷均存在不确定性的情况,为保证耦合系统可靠运行,对天然气系统的气源容量进行定容规划研究;3)为发展 EGIES 的低碳化建设,在大规模新能源并网情况下,并计及天然气供气充裕性,亟需研究电力-天然气系统 EGIES 的低碳经济调度策略。显然,上述研究方向对于 EGIES 适应多种不确定性外界环境,提高其运行可靠性,对其实现环境友好型能源利用具有显著推动力。
三、研究内容
本文以 EGIES 为研究背景,研究负荷波动时 EGIES 的概率能量流及系统气源定容规划以及 EGIES 低碳经济调度。首先,考虑 EGIES 负荷不确定性,得到负荷波动情况下的概率能量流;然后,基于现有天然气系统气源容量无法满足系统所需,进行气源定容规划;最后,考虑在发展低碳电力时存在“气荒”问题,提出一种低碳经济调度模型。各章节具体安排如下:
第一章:论述本文选题背景及研究意义。首先,分析 IES 的发展与研究现状,指出 IES 具有的广泛技术优势及经济价值。然后,分别从综合能源系统状态评估、定容规划、低碳调度三个方面阐述该领域的研究现状及存在的部分问题。最后,就所研究领域的三方面进行梳理概括,并阐述了本文主要研究内容。
第二章:针对 EGIES 负荷的不确定性,研究系统耦合对电力系统潮流和天然气系统能量流的影响。首先,构建电力系统、天然气系统以及耦合环节的模型。然后,介绍综合能源系统稳态能量流求解算法,结合本文 EGIES 特点选择算法。最后,将基于拉丁超立方采用的电力系统概率能量流算法引入 EGIES,结合 EGIES 特点,提出适用于该系统的概率能量流算法,并据此在算例仿真中,研究系统耦合对电力系统和天然气系统的影响。
第三章:随着 EGIES 的发展,天然气系统需要通过气转电为电力系统供能,现有的气源容量无法满足 EGIES 所需,为了保证系统可靠运行,提出一种 EGIES 定容规划方法。首先明确气源定容的目标,然后在约束条件下,基于粒子群算法进行气源的定容规划,最后通过算例得出定容规划后的气源容量,验证定容方法的合理性。
第四章:发展低碳电力是目前电力系统发展的方向,因此新能源发电和天然气发电迅速发展,EGIES 优化调度方案也成为研究热点。在此背景下提出一种考虑天然气充裕性的 EGIES 低碳经济调度模型。首先,提出气荒因子实现对燃气轮机与火电机组之间的协调调度;然后,建立兼顾系统总运行成本、弃风光量、系统失负荷量、环境成本及供气充裕性的优化调度目标及系统约束;最后通过算例验证所提出的计及供气充裕性的 EGIES 系统优化调度模型不仅能够实现互联系统可靠、低碳、经济运行,而且能够解决电力系统独立运行时存在的弃风、弃光的问题。
第五章:总结与展望。
四、研究方法
IES 多能流计算实质是对非线性方程组的求解,最常用的求解方法是牛顿—拉夫逊法。针对 IES 多系统、多能流耦合的特点,在牛顿-拉夫逊法基础上形成了两种求解 IES能量流的算法,分别是统一求解法[56]和分解求解法[57]。
粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)是一种随机优化算法,源于鸟群捕食行为研究,于 1995 年由 Kennedy 和 Eberhart 博士提出。当食物位置未知,在捕食初期鸟群分散,在觅食过程中,鸟群会共享信息,加速整个鸟群寻找食物进度,找到食物位置后整个鸟群向着一个目标聚拢。这个过程衍化得到粒子群算法,每个小鸟就是粒子群算法中的粒子,最终寻找得到最优解。粒子群算法具有容易实现、参数设置少、收敛快、全局搜索能力强等优点,在优化问题求解中广泛应用。
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五、研究结论
(1)针对 EGIES 分析计算中的不确定因素,对 EGIES 进行概率能量流计算分析。首先,建立电力系统和天然气系统耦合的 EGIES 模型。然后,介绍 EGIES 稳态能量流求解的统一求解法和分解求解法,针对本文两系统耦合模型特点,采用算法简便,计算时间较短的分解求解法求解本文 EGIES 能量流。最后,考虑电力系统和天然气系统负荷不确定性,将电力系统中求解概率潮流的拉丁超立方算法引入,并针对 EGIES 特点,建立了 EGIES 概率能量流求解方法。通过算例分析,表明电力系统耦合天然气系统会由于负荷增加,导致系统电压下降,而天然气系统耦合电力系统后部分节点由于负荷增加气压下降,但也有部分节点由于气源出力增大,而导致气压升高。此外,系统耦合后,一个系统中负荷的不确定性会对另一个系统产生影响,在分析时必须同时考虑另一系统的不确定性。EGIES 概率能量流的分析计算,为系统规划、优化运行及调度奠定了基础。
(2)相较于独立运行的天然气系统,EGIES 系统相当于增加了天然气系统的等效气负荷,使得原有天然气系统中气源供气能力无法满足 EGIES 可靠运行所需。针对这一问题,基于 EGIES 中同时还存在的负荷不确定情况,本文提出一种气源定容规划模型。通过气源定容规划,实现了 EGIES 可靠、经济、优质运行。气源定容模型为以后系统进一步发展扩大,提供了扩展容量的方法。
(3)为了发展低碳电力,在传统 EGIES 中接入风电和光伏,同时天然气发电相较火电清洁、低碳,基于此本文提出一种 EGIES 低碳经济调度模型。首先,基于发展低碳电力与天然气供气充裕性之间可能存在的矛盾,提出气荒因子实现对燃气轮机和火电机组之间的调度。然后,建立兼顾系统运行成本、弃风光量、系统失负荷量、环境成本以及供气充裕性的 EGIES 低碳经济调度模型。最后,通过算例分析,表明气荒因子能有效协调发展低碳电力与供气充裕性之间的关系,P2G 技术对弃风弃光的解决起到了关键作用,本文所提模型在实现互联系统可靠、低碳、经济运行的同时,也有效解决了新能源消纳问题。
六、论文进度安排
20XX年11月01日-11月07日 论文选题  
20XX年11月08日-11月20日 初步收集毕业论文相关材料,填写《任务书》  
20XX年11月26日-11月30日 进一步熟悉毕业论文资料,撰写开题报告  
20XX年12月10日-12月19日 确定并上交开题报告  
20XX年01月04日-02月15日 完成毕业论文初稿,上交指导老师  
20XX年02月16日-02月20日 完成论文修改工作  
20XX年02月21日-03月20日 定稿、打印、装订  
20XX年03月21日-04月10日 论文答辩
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