多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)綜合能源系統(tǒng))的核心是分布式能源及圍繞其開(kāi)展的區(qū)域能源供應(yīng)，是一種將公共冷、熱、電、燃?xì)饽酥了畡?wù)整合在一起的形式。綜合能源系統(tǒng)一方面通過(guò)實(shí)現(xiàn)多能源協(xié)同優(yōu)化和互補(bǔ)提高可再生能源的利用率;另一方面通過(guò)實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用，提高能源的綜合利用水平。???????

1 背景

 中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施， 二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。

——2020年9月22日，在第七 十五屆大會(huì)一般性辯論上發(fā)表重要講話(huà)   

到2030年，中國(guó)單位國(guó)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(fèi)比重將達(dá)到25%左右，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。

——2020年12月12日，在氣候雄心峰會(huì)上通過(guò)視頻發(fā)表題為《繼往開(kāi)來(lái)，開(kāi)啟應(yīng)對(duì)氣候變化新征程》的重要講話(huà)

4 多能互補(bǔ)在綜合能源系統(tǒng)中的關(guān)鍵問(wèn)題

1）多能互補(bǔ)協(xié)同運(yùn)行調(diào)度

多能互補(bǔ)的協(xié)同調(diào)度優(yōu)化一直是這一領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和關(guān)鍵，是系統(tǒng)規(guī)劃和市場(chǎng)互動(dòng)博弈的基礎(chǔ)。通過(guò)多個(gè)系統(tǒng)的協(xié)同合作，實(shí)現(xiàn)區(qū)域系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)和能效目標(biāo)，并促進(jìn)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(shí)，故障后發(fā)生的影響范圍和影響程度也會(huì)擴(kuò)大，特別是對(duì)于不同時(shí)間尺度的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，很容易發(fā)生故障傳遞，因此，對(duì)于多能互補(bǔ)的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估還需要進(jìn)一步深入研究。

2）多能互補(bǔ)協(xié)同規(guī)劃策略

對(duì)于多能互補(bǔ)的協(xié)同規(guī)劃，規(guī)劃場(chǎng)景構(gòu)建與預(yù)測(cè)較傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)規(guī)劃更加復(fù)雜，綜合政策、市場(chǎng)、氣象等重要信息，構(gòu)建基于數(shù)據(jù)分析的規(guī)劃場(chǎng)景。依據(jù)源荷互補(bǔ)特性劃分互動(dòng)集群，分別建立集群內(nèi)源-荷-儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)互動(dòng)集群和互濟(jì)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同優(yōu)化規(guī)劃。在各場(chǎng)景下，通過(guò)冷熱電負(fù)荷需求、規(guī)劃問(wèn)題不確定性及負(fù)荷可調(diào)潛力分析，計(jì)算用能需求的時(shí)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(duì)多能互補(bǔ)系統(tǒng)，用戶(hù)參與需求響應(yīng)的手段不于傳統(tǒng)的電能削減和在時(shí)間上的平移。用能替代正逐漸成為綜合需求響應(yīng)的一個(gè)重要方式，能量的替代使用可降低用戶(hù)側(cè)的用能成本，在滿(mǎn)足用能需求的前提下響應(yīng)各個(gè)能源系統(tǒng)的調(diào)度期望，可觀的響應(yīng)收益為用戶(hù)相應(yīng)行為提供充足的驅(qū)動(dòng)力。但是，當(dāng)前調(diào)度、規(guī)劃以及市場(chǎng)的研究中，很多都忽略了這種新的用戶(hù)響應(yīng)形式。

4）熱/電/氣多能流計(jì)算

無(wú)論是在規(guī)劃還是調(diào)度運(yùn)行中，能流計(jì)算一直是多能系統(tǒng)靜態(tài)分析的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。一般采用改進(jìn)的能源集線(xiàn)器模型，考慮耦合單元作為平衡節(jié)點(diǎn)對(duì)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(lèi)。采用統(tǒng)一求解法時(shí)，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(gè)能網(wǎng)狀態(tài)的潮流方程，對(duì)系統(tǒng)綜合潮流進(jìn)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(gè)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(jì)算，因此可以在原有獨(dú)立的潮流計(jì)算模塊上增加電/氣/熱耦合分析模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，計(jì)算難度較小。

5）多能市場(chǎng)互動(dòng)策略與交易機(jī)制

綜合能源系統(tǒng)的多能互動(dòng)參與主體主要包括園區(qū)綜合能量管理中心、各類(lèi)工業(yè)用戶(hù)、居民用戶(hù)、電動(dòng)汽車(chē)、新能源、儲(chǔ)能、熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等。各類(lèi)主體在互動(dòng)框架中扮演著不同的角色，根據(jù)自身的用電特性、風(fēng)險(xiǎn)偏好和響應(yīng)潛力，響應(yīng)電價(jià)信息和管理中心發(fā)布的可中斷信息，調(diào)整自身負(fù)荷計(jì)劃，從而達(dá)到柔性互動(dòng)的目標(biāo)。然多能主體眾多，不同的用戶(hù)利益訴求不同，其參與互動(dòng)的目標(biāo)也有所差異，因此一個(gè)能夠吸引用戶(hù)參加的健全的互動(dòng)機(jī)制，應(yīng)在一定程度上滿(mǎn)足各個(gè)主體不同的利益目標(biāo)，