PDF《面向可再生能源消纳的多能源系统 ：述评与展望》

0 1 5年在? 国务院关于 积极推进 互联网+ 行动的指导意见? 中提出了 互 联网+ 智慧能源的战略构想, 强调了电、 热、 气等不 同形式能源之间的耦合与协调, 促进能源系统的清 洁高效是构建能源互联网的重要基础[

2 ] .2

0 1 7年, 首批 多能互补集成优化示范工程 获得发改委和能 源局的批准, 终端功能一体化系统、 风光水火储多能 互补系统等2 3个项目开始建设和推动[ 3] . 国内外学者就多能源系统已经开展了详细的研 究, 包括多能源系统的建模、 运行、 优化和风险评估 等, 一些文章也对多能源系统的研究进行了综 述. 文献[

4 ] 聚焦于区域综合能源系统, 介绍了其通用建 模技术与综合仿真方法.文献[ 5] 介绍了典型区域 综合能源系统的结构, 并综述了多能源系统稳态分 析的相关方法和问题.文献[

6 ] 从多能源系统中 低碳 问题出发, 指出了多能源系统的环境效益, 展望 了低碳多能源系统的研究框架.文献[

7 G 8] 综述了 多能源系统风险评估的研究, 从多能源系统元件可

1 1 第4 2卷第4期2018年2月2 5日Vol.42N o . 4F e b .

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4 靠性建模、 多能源网络健壮性分析等方面介绍了多 能源系统耦合风险评估的关键问题与方法.事实 上, 多能源系统是一个多空间尺度、 多时间尺度的复 杂系统, 既有区域耦合也有跨区协调, 既有稳态特性 也有动态特性, 如何合理规划多能源系统的研究框 架和脉络仍然是重要的问题之一.特别是在面向可 再生能源消纳的场景下, 多能源系统面临的问题可 能不再是局部优化, 而是广域的多时空协调, 因此其 建模、 运行、 规划存在新的问题与挑战. 本文将针对多能源系统消纳可再生能源这一问 题对现有研究进行综述并给出对其研究的思考.提 出了面向可再生能源消纳的多能源系统研究框架. 基于这一框架梳理已有文献, 总结该领域研究的重 点和难点.此外, 本文还总结面向可再生能源消纳 的多能源系统面临的关键科学问题和挑战, 对多能 源系统标准化建模、 多能源系统多时间尺度分析方 法、 多能源系统数据研究等多个方面进行了展望, 以 期为学者未来的研究提供参考.

1 多能源系统的研究框架 多能源系统具有复杂的时空特性, 对于不同的 时间尺度、 空间尺度, 多能源系统都有不同的研究对 象、 研究问题和研究方法.因此, 在研究多能源系统 时, 首先需要指明研究对象的空间尺度及其耦合关 系, 例如是研究单个元件、 多个元件还是多组元件. 其次是确定研究问题的时间尺度, 例如秒、 小时, 日 乃至多日、 年等时间尺度. 在空间尺度上, 多能源系统的研究可以遵循 多 能源元件―多能源元件集成―多能源网络 这一从简 单到复杂的思路, 并建立多能源系统的数学物理模 型.多能源系统的研究可以在空间上分为 以电― 热耦合为主的区域多能源系统 和 以电―气耦合为 主的跨区多能源系统 两个主要问题.在时间尺度 上, 多能源系统的研究可以分为在秒、 分钟等短时间 尺度上的动态问题, 以及在小时、 日、 月等长时间尺 度的稳态问题.前者多用于运行控制层面的研究, 而后者在运行层面及规划层面均有涉及.在不同的 问题类型和背景下, 需要选用适当的模型进行研究. 多能源元件是多能源系统最底层的组件, 包括 CH P机组、 电锅炉、 燃气电厂、 电转气( P