张明 王斯

【摘 要】我国电力行业的快速发展离不开国家经济的支持和国家政策的扶持，才有今天的局面和规模。全球能源转型正处于关键阶段，发展多能互补综合能源电力系统是实现能源转型的重要途径。在此背景下，首先针对不同场景探讨多能互补综合能源电力系统的建设模式，并分别以城市级大系统和园区级小系统为载体，结合各自能源结构特点，提出适用于各场景下的综合能源电力系统建设模式。

【关键词】多能互补综合能源;电力系统;建设模式初探

引言

科学技术的快速发展带动我国整体经济建设发展迅速，其中电力行业的发展尤为迅速。为了满足电网企业的发展要求，电力企业应大力开展多能互补能源系统的运行优化，针对多能互补能源系统的运行规划问题，制定具体而详尽的优化策略，以此确保多能源进行协同优化与互补，使可再生能源得到最大限度的利用。

1多能互补能源系统介绍

多能互补能源系统是将分布式能源作为核心的，其可实现对不同区域的多能源供应，从而使热、电、水、燃气、冷等供能形式进行有效整合，进而实现对多能源的协同优化与互补，最大限度的提高可再生能源的利用效率。此外，还可为能源的梯级利用提供技术支持，使能源综合利用水平得到进一步的提高。不过，由于多能互补能源系统在运行过程中的变量复杂、特性众多、随機性较强，这也使多能互补能源系统属于一种较为典型的非线性系统。相比于传统的能源系统，多能互补能源系统的规划问题要更加复杂，为了解决其系统规划问题，国内外许多学者都纷纷开展了大量的研究，并取得了一系列的成果。

2多功能互补的可行性分析

随着科学技术的不断发展，能源监控技术、控制技术和管理技术不断完善，各种新型的能源利用系统被开发和广泛应用，不同能源之间耦合越来越紧密，基本实现了多能源功能利用状态下的能源优势互补。综合能源系统是多能互补在区域能源供应中重要的实现形式，通过能源源、能源网、用能点等协调和紧密互动，实现功能系统的全面科学分析、设计和运行。这与计算机技术的发展有密切联系。通常，综合能源系统一般涵盖供电系统、供热系统、供水系统以及其他基础能源供给系统。多能互补系统的构建核心就相对单纯，通过优化能量生产、传输、存储和管理等几个方面，在充分考虑系统稳定性的基础上，实现各个能源系统的协调与配合，以集成化的方法提高能源利用效率，进而降低生产成本。

3城市能源结构分析

从供能组成来讲，城市层面的综合能源电力系统除需从输电系统馈入电能外，还需消纳居民楼宇、城市周边的中小型可再生能源机组并网功率，调度“以热定电”热电联产机组供热时产生的电功率，以及接纳电动汽车反向馈入配电系统的功率。在能源需求方面，城市综合能源系统中的电力负荷除了居民用电、商业用电、工业用电等常规形式外，还会出现以电动汽车充电负荷为代表的新型灵活电力负荷。此外，电力系统与其它能源系统间的耦合设备的电能消耗，也是综合能源电力系统负荷的一个重要特性。在热力负荷方面，杭州市地处长江以南，冬季无居民生活供暖负荷，全年热负荷以工业供热为主，具有分散式、小容量等特点，且主要以供冷需求为主。

4多能互补能源系统运行的优化策略

1.系统容量优化，由于多能互补能源系统在利用MRM法确定设备容量时，仅对用户的实际负荷需求进行了考虑，但却并没有对系统的运行费用及设备成本等进行考虑，因此需要对MRM法进行相应的优化。我国学者郑卫东等人便将遗传算法与MRM法进行了结合应用，以此实现了对多能互补能源系统的设备容量优化，使原动机容量、太阳能发电面积占比、电制冷比系数等成为优化变量。通过分析其优化结果，可以了解到利用遗传算法与MRM法来进行优化，相比于以往的分供系统，多能互补能源系统在全年综合指标上得到了大幅提高。通过解析法对多能互补能源系统在不同负荷区间中的频数进行了统计，从而确定了不同容量匹配方案所获得的经济收益以及满负荷运行时数，并对净现值进行了对比，从而筛先出最佳的容量匹配方案来对多能互补能源系统中的热泵与燃气三联供设备的容量进行了优化设计。在对多能互补能源系统的设备容量进行优化时，则将优化目标设定为最小运行成本，通过条件风险价值的引入来对多能互补能源系统的风险量度进行了衡量，并以投资理论为分析理论，对虚拟电厂的容量优化配置模型中的风险量度进行了充分考虑，从而分析了虚拟电厂容量配置中各个因素所带来的影响，如环境成本影响、风险偏好影响、运行负荷影响等。2.运行策略优化，在对多能互补能源系统的运行策略进行优化时，我国学者也进行了相应的研究，王成山便按照能量类别，以能量传递所具有的不同形式分别构建了多能互补能源系统的设备模型，并通过集中母线来对多能互补能源系统的框架进行了构建，从而构建了日前动态经济调度值范围在0—1之间的多能互补能源系统的混合整数线性规划模型，进而使多能互补能源系统中不同设备的运行状态及运行方式得到有效调节，大大提高了系统的运行经济性。我国学者钱虹等人还根据多能互补能源系统在运行过程中的调度周期，建立了该系统设备的优化配置运行策略模型，并利用Matlab软件求解了多能互补能源系统的混合整数规划问题，从而使多能互补能源系统中的各个供能机组在调度周期中获得了经济性最高的运行策略。

5人工智能在综合能源电力系统中的潜在应用展望

综合能源电力系统的发展依托多种能源载体间的灵活转换和各能源网络间的高度耦合，其规划、运行、控制等问题的数学模型具有高维度、非线性、多目标的特点，传统的建模方法及求解算法难以有效地进行处理。近年来，人工智能（AI）技术，如人工神经元网络、机器学习、智能搜索、智能控制，在数据处理能力、学习能力、计算能力方面取得了长足进步，为解决高维度、非线性、多目标的复杂问题提供了有效途径。如利用AI技术的强学习能力对电、气、冷、热等负荷需求进行动态准确预测;利用大数据技术对综合能源电力系统运行中产生的复杂大数据进行处理和提炼，进而辅助运行人员做出最优决策;利用AI技术的逻辑处理能力分析多能源主体的博弈，在规划和运行层面实现协同优化等。

结语

多能互补的综合能源电力系统在经济、能源利用效率和环保等方面有着可观的效益，是实现能源转型的重要途径。与传统的能源系统独立运行模式不同，综合能源电力系统可实现多种能源的协同运行和梯级利用，有效提高能源利用效率。最后，针对人工智能快速发展和泛在电力物联网积极推进的工业背景，对未来综合能源电力系统的发展进行了简要展望。

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（作者单位：新能凤凰（滕州）能源有限公司）