综合能源系统的做功域和做功能力

能源与环境现状：全球及中国电力消费总量持续增长，温室气体排放量居高不下。提升能源综合利用效率成为关键需求，而能量品质（做功能力）比单纯能量数量更重要。
能量、与做功能力：能量由㶲（exergy）和炕（anergy）构成，㶲是可全部转换为功的能量，炕是不可转换为功的能量。不同能量转换为功的能力存在差异，㶲量化了能量转换为功的能力（做功能力）。
IES供能能力和安全域研究现状：现有研究多基于能流模型建立安全域/运行域，但未考虑能量品质，导致优化调度策略可能无法兼顾最优做功能力。

做功域：系统运行时所有安全工作点构成的集合，是状态空间中为封闭区域。工作点由电力、天然气、热力子系统负荷节点的负荷㶲构成。
做功域的状态空间：在状态变量的上、下限范围内，所有可能出现的由负荷作为状态变量构成的工作点的集合。
做功域及其安全边界：做功域的安全边界是安全工作点和不安全工作点在状态空间中的分界线，反映了在当前安全准则下IES做功能力的最大范围和能力极限。
做功域的安全边界降维求解方法：提出改进型二分法，通过选择观测变量、固定剩余变量，求解降维后的做功域，并绘制二维安全边界图像。
做功域与运行域的数学关系：做功域的工作点能质函数关系与运行域的工作点存在线性映射关系，取决于能质函数。两者在高维空间中的几何关系取决于能质函数值，大多数IES呈现为非线性变换关系。
IES做功能力(TWC)与最大做功能力(TWCmax)：TWC定义为当前运行方式下正负用户获得的做功能力之和，TWCmax指在当前安全准则下IES能够向负荷供应的做功能力的最大值。
TWC和TSC的数学关系：IES的做功能力和供能能力的数值关系取决于能质函数，不一定满足正比例关系。

算例介绍：包括4节点电力系统、5节点低压天然气配网、3节点环状热网，设定IES的运行方式为以热定电，形成三个典型算例（Type I、Type II、Type III）。
做功域与运行域的几何关系：Type I呈现为相似变换关系，Type II呈现为非线性变换关系。
做功能力与供能能力：Type I在最大供能能力点时，做功能力也达到最大；Type II在最大做功能力点时，供能能力未达到最大；Type III在最大做功能力点时，供能能力与最大供能能力相差较小。
做功域的求解速度与精度对比：改进型二分法在兼顾计算精度和计算时间方面表现优于传统采样法。
做功能力的求解方法对比：直接法求解TWCmax更高效，间接法计算耗时较长且精度不足。
系统运行参数对做功能力的影响：天然气分配比例系数、供热分配系数与TWCmax和TSCmax存在灵敏度关系，提升TSC的同时可能导致TWC降低。
拓扑参数对做功能力的影响：热力管道长度增加导致做功能力差异愈发明显，做功域能够展示出运行域不能观测到的局部做功能力衰减现象。