王会强

【摘  要】本文分析了多能互补综合能源系统进行分析，可用于指导多能互补综合能源系统的优化运行，希望能为相关的人员提供一定的参考。

【关键词】多能互补;综合能源系统;运行;优化

传统的冷、热、电等能源系统隶属于不同部门进行管理与运行，无法发挥协同潜力，抑制了能源利用率的提高和可再生能源的消纳。具有多能协同特征的多能互补综合能源系统通过冷、热、电等多能流的综合规划、协调控制、智能调度与多元互动可显著提高能源供需协调能力，促进可再生能源消纳，是提高能源系统综合效率的重要抓手。

1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，综合能源系统集成多种能源输入输出以及多种能源转换设备，能够通过信息通信将电力系统、供气系统、供热系统和供冷系统建立对应耦合关系，其典型结构如图 1 所示。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。

2多能互补综合能源系统分析

2.1区域多能互补

从整个能源系统出发，可以确定的是不同能源形式的耦合会对能效产生一定的影响，其中冗余能流路径提供的一定自由度为多能协同优化提供了空间。构建不同能量系统之间的协调机制，可有效改善不同能源在不同供能背景下的时空间平衡，从而提高能源的综合利用率，降低系统运行成本，保证能源供应系统的稳定性。其中，多能量载体的规模化和集成化管理可利用是实现区域多能互补的核心问题，也是近年来能源科学研究的重点问题。

2.2家庭式能源智能管理

家庭式能源智能管理指的是从用户角度实现的多能互补方式，以家庭为例，家庭生产环境中需要运用到的能源形式有电气、冷、热、天然气，如果能够在用户端（用能端）实现多能源的交互和耦合，将极大地提高能源的利用效率，同时也为用户的能源利用提供了更多的可靠选择，这也推动了能量流、信息流、业务流等特性各异的物理对象的融合。未来的综合能源系统不再是由供给侧到用户侧的单向能量传递，能源用户也由过去的能源使用者转换成能源消费者和服务商，传统能源系统中供给者、消费者的概念被淡化，取而代之的是综合能源系统供需双侧的智能交互。

2.3多种储能的控制方法和配置策略

现阶段，按照时间尺度来划分，电储能一般用于“低储高发”、联络线功率控制和电能质量治理三个方面，经济效益在峰谷电价差和延缓电网升级两方面。由于供冷是非时变的，储热没有套利空间，一般用于与CCHP机组协调调度，优化CCHP机组的运行状态，使以热定电的CCHP机组可在用电峰时段多发电，燃气锅炉运行在效率较高的状态，在用电谷时段停机由储能供热，显著提高机组的经济效益。另外，对于电制冷机组，其经济效益与实时电价关系密切，加入蓄冷可以显著降低电空调的运行成本，减少电制冷机组的配置容量。

3多能互补综合能源系统运行优化重点分析

3.1多能互补协同运行调度

多能互补综合能源系统中，能源的调度和优化配置一直是核心问题，是实现多能互补系统构建和市场效益的基础。通过多个能源系统的协同机制，人们可以实现能源的高效利用和高能产出，进而缓解区域能源紧张问题。虽然多能互补的协同运行能够带来极高的经济效益，但是这也意味着风险的扩大，当多能互补耦合性较强时，多能互补的综合能源系统内能源的流动性不再是单向的，而是存在多向互动，如果某一环节出现问题，就会发生故障传递效应，使损害结果扩大。因此，多能互补的协同运行调度是构建多能互补综合能源系统的核心问题之一，只有通过良好的调度，将故障发生率锁定在最小范围内才能最大限度发挥多能互补的优势。当然，相应的风险评估机制也是多能互补调度的重要环节。

3.2多能互补协同风险评估机制

在多能互补协同综合能源系统构建过程中，由于故障风险具有可传递的特征，因此需要构建相应的风险评估机制。同单一能源供应系统相比，多能互补的能源风险评估机制相对复杂，需要综合各种能源系统、市场、管网等多方信息，严格计算投入、产出比以及风险发生率和风险发生后的损害范围、损害程度，在诸多方案中找到最符合经济性、安全性、可靠性、市场性特征的风险管理机制。当然，由于多能互补综合能源系统中不确定因素的增加，想要精确评估运行风险的难度较高，可以引入弹性概念，允许合理的风险存在。

3.3用能替代的综合需求响应

对于多能互补系统，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。

3.4能流计算

能流计算是多能互补综合能源系统中静态模型和动态模型的共通点，也是系统构建和管理的核心内容之一。现阶段，实践作业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，需要建多系统的混合模型，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能源耦合分析模块来实现，计算难度较小。

结语

多能互补综合能源系统因其具备经济、环保、高效等优点，在发达国家已经得到成熟應用，然而由于技术障碍、政策限制等原因，在我国尚处于萌芽阶段。随着技术进步及国家鼓励性政策的密集落地，多能互补综合能源系统将迎来巨大的发展空间。

参考文献：

[1]蔡世超.多能互补分布式能源系统架构及综合能源管理系统研究[J].吉林电力，2018，46（1）.

[2]方八零.混合可再生能源系统的多能互补及集成优化[D].湖南大学，2017.

[3]徐天石.智慧能源多能互补综合能源管理系统探索[J].电子技术与软件工程，2018，No.132（10）：172-172.

（作者单位：天津大唐国际盘山发电有限责任公司）