PDF《多能互补 、集成优化能源系统关键技术及挑战》

多能互补、 集成优化能源系统关键技术及挑战 艾芊,郝然(上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海市

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4 0 ) 摘要:有效能源的获取、 转换、 控制和利用是现代人类文明的核心, 能源互联网作为能源系统的新 一步革新, 将分布式能量转化、 存储装置和各类型负荷构成的冷、 热、 电、 气等能源节点连接起来, 以 实现多种能量双向互补与集成优化.

文中选取能源互联网在多能互补集成优化方面的关键技术为 研究对象.首先,总结了近年来能源互补集成的研究现状.然后, 以多能流混合建模为基础, 对多 能系统规划、 智能调控、 协同控制与互动、 综合评估、 系统信息安全与通信及能源交易和商业服务运 行模式等关键技术和挑战进行归纳.最后, 对未来能源系统在多能互补优化方面的研究进行展望, 以期为多能互补、 集成优化提供部分研究思路. 关键词:多能互补;

集成优化;

协调互动;

区域综合能源系统 收稿日期:

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修回日期:

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2 2. 上网日期:

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1 6. 国家重点研发计划资 助项目(

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1 6 Y F B

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3 0 4) ;

国家自然基金资助项目(

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1 5) ;

国家自然基金委员会G国家电网公司联合基金资助项目( U

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7 ) .

0 引言 能源是社会和经济发展的动力和基础.由于传 统化石能源日益枯竭, 提高能源利用效率、 开发新能 源、 加强可再生能源的综合利用成为解决社会经济 发展过程中的能源需求增长与能源紧缺之间矛盾的 必然选择.2

0 1 5年国家发改委、 能源局在促进智能 电网发展的指导意见中明确提出 加强能源互联, 促 进多种能源优化互补 [

1 ] . 由于不同能源系统发展的差异, 供能往往都是 单独规划、 单独设计、 独立运行, 彼此间缺乏协调, 由 此造成了能源利用率低、 供能系统整体安全性和自 愈能力不强等问题. 多能互补并非一个全新的概念, 在能源领域中, 长期存在着不同能源形式协同优化的情况, 几乎每 一种能源在其利用过程中, 都需借助多种能源的转 换才能实现高效利用.而集成优化是在 能源系统 源―网―荷―储纵向优化的基础上, 通过能 源耦合关 系对多种供能系统进行横向上的协调优化, 其目的 是实现能源的梯级利用和协同调度, 为解决上述问 题提供了新思路. 随着分布式发电供能技术, 能源系统监视、 控制 和管理技术, 以及新的能源交易方式的快速发展和 广泛应用, 能源耦合紧密, 互补互济.区域综合能源 系统作为多能互补在区域供能系统完整的功能实现 单元, 是本文的主要研究对象, 其多种能源的源、 网、 荷深度融合、 紧密互动对系统分析、 设计、 运行提出 了新的要求.区域综合能源系统一般涵盖集成的供 电、 供气、 供暖、 供冷、 供氢和电气化交通等能源系 统, 以及相关的通信和信息基础设施.传统的能源 系统相互独立的运行模式无法适应区域综合能源系 统多能互补的能源生产和利用方式, 在能量生产、 传输、 存储和管理的各个方面, 都需要以考虑运用系统 化、 集成化和精细化的方法来分析整个能源系统, 进 而提高系 统鲁棒性和用能效率, 并显著降低用能价格. 在能源消费终端, 多能市场是相互联系的各类 市场的有机整体, 具有信息反馈、 资源配置、 多元化 用能服务和利益均衡的功能.为分析基于政策的能 源市场设计和市场分析, 达到能源的供需均衡, 能源 市场应是以物理系统为建模基础、 以最大经济性为 驱动的动态线性能源模型, 可对多能互补系统中多 种能源生产、 传输、 转换、 消费及收益均衡环节进行 描述.博弈论模型[