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多能互補綜合能源系統(tǒng)

? ? ? ?多能互補綜合能源系統(tǒng)(以下簡稱綜合能源系統(tǒng))的核心是分布式能源及圍繞其開展的區(qū)域能源供應(yīng)，是一種將公共冷、熱、電、燃氣乃至水務(wù)整合在一起的形式。綜合能源系統(tǒng)一方面通過實現(xiàn)多能源協(xié)同優(yōu)化和互補提高可再生能源的利用率;另一方面通過實現(xiàn)能源梯級利用，提高能源的綜合利用水平。???????

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- 商品名稱: 多能互補綜合能源系統(tǒng)
? ? ? ?多能互補綜合能源系統(tǒng)(以下簡稱綜合能源系統(tǒng))的核心是分布式能源及圍繞其開展的區(qū)域能源供應(yīng)，是一種將公共冷、熱、電、燃氣乃至水務(wù)整合在一起的形式。綜合能源系統(tǒng)一方面通過實現(xiàn)多能源協(xié)同優(yōu)化和互補提高可再生能源的利用率;另一方面通過實現(xiàn)能源梯級利用，提高能源的綜合利用水平。???????

1 背景

中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。

——2020年9月22日，國家主席習近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表重要講話

到2030年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上。

——2020年12月12日，國家主席習近平在氣候雄心峰會上通過視頻發(fā)表題為《繼往開來，開啟全球應(yīng)對氣候變化新征程》的重要講話

2.概述

多能互補綜合能源系統(tǒng)(以下簡稱綜合能源系統(tǒng))的核心是分布式能源及圍繞其開展的區(qū)域能源供應(yīng)，是一種將公共冷、熱、電、燃氣乃至水務(wù)整合在一起的形式。綜合能源系統(tǒng)一方面通過實現(xiàn)多能源協(xié)同優(yōu)化和互補提高可再生能源的利用率;另一方面通過實現(xiàn)能源梯級利用，提高能源的綜合利用水平。

3 示意圖

4 多能互補在綜合能源系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題

1）多能互補協(xié)同運行調(diào)度

多能互補的協(xié)同調(diào)度優(yōu)化一直是這一領(lǐng)域研究的重點和關(guān)鍵，是系統(tǒng)規(guī)劃和市場互動博弈的基礎(chǔ)。通過多個系統(tǒng)的協(xié)同合作，實現(xiàn)區(qū)域系統(tǒng)的經(jīng)濟和能效目標，并促進區(qū)域新能源的大規(guī)模消納。相反的，系統(tǒng)的耦合在取得效益增益的同時，故障后發(fā)生的影響范圍和影響程度也會擴大，特別是對于不同時間尺度的系統(tǒng)來說，很容易發(fā)生故障傳遞，因此，對于多能互補的系統(tǒng)風險評估還需要進一步深入研究。

2）多能互補協(xié)同規(guī)劃策略

對于多能互補的協(xié)同規(guī)劃，規(guī)劃場景構(gòu)建與預測較傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)規(guī)劃更加復雜，綜合政策、市場、氣象等重要信息，構(gòu)建基于數(shù)據(jù)分析的規(guī)劃場景。依據(jù)源荷互補特性劃分互動集群，分別建立集群內(nèi)源-荷-儲優(yōu)化配置模型和供能網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型，并基于分解協(xié)調(diào)思想實現(xiàn)互動集群和互濟網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同優(yōu)化規(guī)劃。在各場景下，通過冷熱電負荷需求、規(guī)劃問題不確定性及負荷可調(diào)潛力分析，計算用能需求的時空分布，據(jù)此確定規(guī)劃策略。

3）考慮用能替代的綜合需求響應(yīng)

對多能互補系統(tǒng)，用戶參與需求響應(yīng)的手段不僅限于傳統(tǒng)的電能削減和在時間上的平移。用能替代正逐漸成為綜合需求響應(yīng)的一個重要方式，能量的替代使用可降低用戶側(cè)的用能成本，在滿足用能需求的前提下響應(yīng)各個能源系統(tǒng)的調(diào)度期望，可觀的響應(yīng)收益為用戶相應(yīng)行為提供充足的驅(qū)動力。但是，當前調(diào)度、規(guī)劃以及市場的研究中，很多都忽略了這種新的用戶響應(yīng)形式。

4）熱/電/氣多能流計算

無論是在規(guī)劃還是調(diào)度運行中，能流計算一直是多能系統(tǒng)靜態(tài)分析的一個關(guān)鍵問題。一般采用改進的能源集線器模型，考慮耦合單元作為平衡節(jié)點對于電力網(wǎng)絡(luò)和天然氣網(wǎng)絡(luò)潮流的影響，形成該系統(tǒng)適用的潮流求解算法。相應(yīng)的研究可分為統(tǒng)一求解法和解耦求解法兩類。采用統(tǒng)一求解法時，需要建立電力-天然氣系統(tǒng)的混合模型，然后在統(tǒng)一的框架下建立包含多個能網(wǎng)狀態(tài)的潮流方程，對系統(tǒng)綜合潮流進行求解，在算法求解方面往往要求較高。而解耦求解法需分析不同模式下多個系統(tǒng)的耦合關(guān)系，將電力潮流與天然氣以及熱力系統(tǒng)解耦計算，因此可以在原有獨立的潮流計算模塊上增加電/氣/熱耦合分析模塊來實現(xiàn)，計算難度較小。

5）多能市場互動策略與交易機制

綜合能源系統(tǒng)的多能互動參與主體主要包括園區(qū)綜合能量管理中心、各類工業(yè)用戶、居民用戶、電動汽車、新能源、儲能、熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等。各類主體在互動框架中扮演著不同的角色，根據(jù)自身的用電特性、風險偏好和響應(yīng)潛力，響應(yīng)電價信息和管理中心發(fā)布的可中斷信息，調(diào)整自身負荷計劃，從而達到柔性互動的目標。然多能主體眾多，不同的用戶利益訴求不同，其參與互動的目標也有所差異，因此一個能夠吸引用戶參加的健全的互動機制，應(yīng)在一定程度上滿足各個主體不同的利益目標，

5 總結(jié)

多能互補綜合能源系統(tǒng)由于具備經(jīng)濟、環(huán)保、高效等優(yōu)點，已經(jīng)得到成熟的應(yīng)用，然而由于技術(shù)障礙、政策限制等原因，在我國尚處于萌芽階段。隨著技術(shù)進步及鼓勵性政策的密集落地，多能互補綜合能源系統(tǒng)將迎來巨大的發(fā)展空間。