多能互补在综合能源系统中的关键问题与前景展望-第2页-北极星储能网

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3多能互补在综合能源系统中的关键问题

虽然就多能互补的相关问题已开展了大量的研究，但综合能源系统的推广仍面临许多挑战，在一些关键问题上仍需要进一步研究。

1）多能互补协同运行调度

多能互补的协同调度优化一直是这一领域研究的重点和关键，是系统规划和市场互动博弈的基础。通过多个系统的协同合作，实现区域系统的经济和能效目标，并促进区域新能源的大规模消纳。相反的，系统的耦合在取得效益增益的同时，故障后发生的影响范围和影响程度也会扩大，特别是对于不同时间尺度的系统来说，很容易发生故障传递，因此，对于多能互补的系统风险评估还需要进一步深入研究。

2）多能互补协同规划策略

对于多能互补的协同规划，规划场景构建与预测较传统的电力系统规划更加复杂，综合政策、市场、气象等重要信息，构建基于数据分析的规划场景。依据源荷互补特性划分互动集群，分别建立集群内源-荷-储优化配置模型和供能网络规划模型，并基于分解协调思想实现互动集群和互济网络的协同优化规划。在各场景下，通过冷热电负荷需求、规划问题不确定性及负荷可调潜力分析，计算用能需求的时空分布，据此确定规划策略。

3）考虑用能替代的综合需求响应

对多能互补系统，用户参与需求响应的手段不仅限于传统的电能削减和在时间上的平移。用能替代正逐渐成为综合需求响应的一个重要方式，能量的替代使用可降低用户侧的用能成本，在满足用能需求的前提下响应各个能源系统的调度期望，可观的响应收益为用户相应行为提供充足的驱动力。但是，当前调度、规划以及市场的研究中，很多都忽略了这种新的用户响应形式。

4）热/电/气多能流计算

无论是在规划还是调度运行中，能流计算一直是多能系统静态分析的一个关键问题。一般采用改进的能源集线器模型，考虑耦合单元作为平衡节点对于电力网络和天然气网络潮流的影响，形成该系统适用的潮流求解算法。相应的研究可分为统一求解法和解耦求解法两类。采用统一求解法时，需要建立电力-天然气系统的混合模型，然后在统一的框架下建立包含多个能网状态的潮流方程，对系统综合潮流进行求解，在算法求解方面往往要求较高。而解耦求解法需分析不同模式下多个系统的耦合关系，将电力潮流与天然气以及热力系统解耦计算，因此可以在原有独立的潮流计算模块上增加电/气/热耦合分析模块来实现，计算难度较小。

5）多能市场互动策略与交易机制

综合能源系统的多能互动参与主体主要包括园区综合能量管理中心、各类工业用户、居民用户、电动汽车、新能源、储能、热电冷联产系统等。各类主体在互动框架中扮演着不同的角色，根据自身的用电特性、风险偏好和响应潜力，响应电价信息和管理中心发布的可中断信息，调整自身负荷计划，从而达到柔性互动的目标。然多能主体众多，不同的用户利益诉求不同，其参与互动的目标也有所差异，因此一个能够吸引用户参加的健全的互动机制，应在一定程度上满足各个主体不同的利益目标，多能互动典型设计方案如图2。

图2多能互动机制设计方案

4前景展望

随着能量需求呈现多样化和分布化趋势，以多能互补为中心的综合能源系统理论研究和工程实践也随之展开，然而在实践和研究过程中，各子系统通过大量的异质元件耦合，耦合元件在不同的管理模式、运行场景和控制策略下相互影响，呈现不同的电气、热力、水力特性，对所耦合的能源系统产生强烈的非线性、不确定的影响，综合能源系统无论在科学研究还是工程应用方面仍面临着巨大的挑战。为进一步提高用能效率，促进多种新能源的规模化利用，多种能源的源、网、荷深度融合、紧密互动又是未来能量系统发展的必然趋势，据此，综合能源系统多能互补研究具有前瞻性和巨大的工程应用价值。

作者：

郝然，上海交通大学电气工程及其自动化专业博士生。主要研究方向：能源互联网运行控制、综合能源系统优化运行等。

艾芊，博士，上海交通大学教授，教研室主任，博士生导师，IEEE高级会员。主要研究方向包括可再生能源发电、微电网运行和控制等，曾先后在新加坡南洋理工大学、英国巴斯大学从事访学和研究工作。

上海交通大学艾芊教授所带领的研究团队课题组着眼于以“能源-环境-体制-信息-产业”多要素协调为背景的能源互联网相关技术，在架构、理论、技术与应用等方面对能源互联网开展前沿性的研究。课题组依托上海交通大学电气工程系，主要研究方向为电力系统认知、优化调度与EMS以及控制策略和电能质量治理。先后承担国家科技支撑计划课题“以大规模可再生能源利用为特征的智能电网综合示范工程”、国家863计划“电动汽车智能充放储一体化电站系统及工程示范”、国家重大专项“工业园区多元用户互动的配用电系统关键技术研究与示范”和2个国家自然科学基金项目，并开展了多项与电网公司等合作的示范工程和课题。

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