【专栏推荐】区域综合能源系统规划与运行技术专栏

编者按：现阶段中国经济社会发展正由高速增长转向高质量发展，由扩张式平面发展转向优质化立体发展。能源行业需要追求结构优化，着力解决发展不平衡，治理城市乱象，实现农村能源革命，降低能源强度。区域综合能源系统是园区级能源互联网的物理系统表现形态，能通过高效利用多种可再生能源，为园区用户提供冷、热、电等多种能源应用，并实现系统的“横向多能互补，纵向源网荷储协调”。然而，系统中冷、热、电等多能流具备各自的物理特征，网络约束复杂、非线性，如何协调各单位功率输出以降低系统运行成本，提高可再生能源利用效率以及消除供需两侧的不确定性，已成为当前亟待解决的重要问题。因此，研究区域综合能源系统规划问题具有十分重要的实际意义。区域综合能源系统面临诸多系统而复杂的科学和工程技术新问题，是目前广大专家、学者和工程技术人员热切关注和亟待研究探讨的重大课题。 为展示该领域在国内外的最新进展和发展趋势，交流学术和技术成果，《中国电力》编辑部特邀华北电力大学曾鸣教授、曾博副教授为特约主编，邀请相关专家和研究机构特约撰稿，组织“区域综合能源系统规划与运行技术”专栏。专栏于2020年10期刊出，共计5篇文章。本期公众号将专栏文章进行汇编，以飨读者！

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01

作者：罗永伟, 李成仁, 张泠, 张建民, 吴心弘, 连进步, 范瑾

单位：湖南大学 土木工程学院；国网能源研究院有限公司；国网浙江综合能源服务有限公司

摘要：基于多能互补的综合能源系统是提升区域能源利用效率、优化资源配置的重要途径。以综合能源系统周期内运行费用最小化为目标函数，建立综合能源设备能量流矩阵模型，提出了一种结合动态规划与改进粒子群算法的方法。在同一负荷与能源价格设定下，采用横向对比方法分析了工况1无储能、工况2仅储热、工况3复合储热储冷设置下综合能源系统的优化情况，结果表明：工况3、工况2的运行费用相对工况1分别减少14.65%、5.92%，储能装置的存在对优化系统整体运行调度具有显著影响，同时减少了供能设备，在降低系统运行成本的同时还加强了系统的稳定运行。

作者：邹黎明, 边晓燕, 蒋建杰, 吴恒超

单位：上海电力大学 电气工程学院；湖州电力设计院有限公司；浙江泰仑电力集团有限责任公司

摘要：换热器传热特性是影响热电联合系统优化调度的关键因素之一。针对热电联合系统，基于传热原理，采用抽汽的三级传热模型来描述换热器的传热过程，利用迭代法计算一定热负荷下的抽汽量，提出计及换热器传热特性的热电、火电、风电的联合调度模型。最后以最小化煤耗量为优化目标，分析换热器传热特性对抽汽传热过程和热电联合系统调度结果的影响。算例表明：增大换热器传热面积、降低换热器出口水温可以不同程度地提高风电消纳能力，降低运行成本，研究结果为电热联合系统优化调度方案提供换热参数选择的依据。

作者：张磊, 秦光宇, 刘亚玲

单位：中国广核新能源控股有限公司；华北电力大学 经济与管理学院；中国能源研究会能源互联网专委会

摘要：电转气技术的应用使得电力网络与天然气网络实现双向闭环能量流动，可以促进间歇性清洁能源的消纳。可将电转气细分为电转氢气、氢气转天然气2个过程并加入储氢设备以更好地协调电能-氢能-天然气能三者之间的能量流动。以系统运行成本最低及最大程度接纳风电为目标，计及电转气、天然气管网、各能源设备等运行约束构建了含电转气的多能源中心协调优化运行模型。模型对天然气网络潮流的非线性约束进行了线性化处理，加入权重系数将双目标优化问题转化为单目标优化进行求解。最后为了验证所建立模型的有效性和可行性，选取了4节点的多能源网络系统进行实例仿真分析，通过调用YALMIP工具箱的分支界定法进行模型求解，并对不同权重系数下不同场景系统的运行成本及风电消纳率进行了分析，结果证明电转气在多能源中心运行中的可行性，且电转气的中间产物氢气利用需求越高，风电消纳的程度越大。

作者：胡列翔, 王蕾, 董明枫, 李宏仲, 孙可, 胡哲晟

单位：国网浙江省电力有限公司；国网浙江省电力有限公司经济技术研究院；南方电网江门供电公司；上海电力大学

摘要：综合能源系统包含的设备和负荷类型众多，设备之间的耦合方式多样，在实际综合园区建设过程中，对不同供能方式的经济性和可靠性评估显得尤为重要。首先，通过构建冷热供能系统的时序模型、耦合设备和储能装置的通用模型，并结合时间约束Petri网基本建模原理，建立了系统的运行优化模型；然后，对系统中元件两状态模型进行分析，建立系统的状态空间模型；并通过系统状态进行随机抽样并计算相应的供能可靠性指标。最后，通过对含有储热、储电、储气等多能存储的实际综合园区进行算例分析，评估不同运行方式下多能源系统的可靠性和经济性，从而为实际园区建设提供理论分析依据。

05

作者：杨晓楠, 郎燕生, 姚远, 陈艳波, 朱承治

单位：电网安全与节能国家重点实验室（中国电力科学研究院有限公司）；华北电力大学电气与电子工程学院；国网浙江省电力有限公司

摘要：状态估计对于电-气综合能源系统的运行监视、优化调度等起着至关重要的作用。在进行状态估计前，需根据现有的量测配置对系统进行可观测性分析，以保证状态估计的正常运行。由于2系统的时间常数差别较大，一般由微分代数模型来描述两者的耦合系统。首先通过有限差分法将描述天然气动态特性的偏微分方程差分化；在此基础上对电-气综合能源系统进行可观性分析，得到了电-气综合能源系统可观测性分析的判定依据与分析步骤。最终通过算例分析验证了所提方法的有效性。

引文信息

罗永伟, 李成仁, 张泠, 等. 考虑复合储能的综合能源系统能量模拟与优化调度[J]. 中国电力, 2020, 53(10): 96-103.

LUO Yongwei, LI Chengren, ZHANG Ling, et al. Energy simulation and optimal scheduling of integrated energy system considering hybrid energy storage[J]. Electric Power, 2020, 53(10): 96-103.

邹黎明, 边晓燕, 蒋建杰, 等. 计及换热器传热特性的热电联合系统优化调度[J]. 中国电力, 2020, 53(10): 104-112.

ZOU Liming, BIAN Xiaoyan, JIANG Jianjie, et al. Combined heat and power system dispatch considering heat transfer characteristics of heat exchangers[J]. Electric Power, 2020, 53(10): 104-112. 

张磊, 秦光宇, 刘亚玲. 含电转气的多能源中心协调优化运行策略[J]. 中国电力, 2020, 53(10): 113-122.

ZHANG Lei, QIN Guangyu, LIU Yaling. Coordinated optimization operation strategy for multi-energy center with power-to-gas devices[J]. Electric Power, 2020, 53(10): 113-122.

胡列翔, 王蕾, 董明枫, 等. 基于改进时间约束Petri网的综合能源系统运行优化及可靠性评估[J]. 中国电力, 2020, 53(10): 123-132, 139.

HU Liexiang, WANG Lei, DONG Mingfeng, et al. Operation optimization and reliability evaluation of integrated energy system based on improved timing constraint petri net[J]. Electric Power, 2020, 53(10): 123-132, 139. 

杨晓楠, 郎燕生, 姚远, 等. 电-气综合能源系统状态估计可观测性分析[J]. 中国电力, 2020, 53(10): 133-139.

YANG Xiaonan, LANG Yansheng, YAO Yuan, et al. Observability analysis on state estimation of integrated electricity-gas system[J]. Electric Power, 2020, 53(10): 133-139. 

专栏特约主编简介——曾鸣

曾鸣，教授，博士生导师，华北电力大学能源互联网研究中心主任，中国能源研究会能源互联网专委会副主任兼秘书长，IEEE PES能源互联网专业技术委员会副主任委员，中电联售电与综合能源服务分会副会长，国家社会科学基金重大项目首席专家，享受国务院政府特殊津贴。曾任国家能源局“能源互联网行动计划”筹备组组长并参与最新一轮电力体制改革的纲领性文件《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》（中发〔2015〕9号文）及其核心配套文件的讨论和起草工作。主要研究领域：能源互联网，综合能源系统，电力工业市场化改革与运营。

专栏特约主编简介——曾博

曾博，工学博士，副教授，华北电力大学电气与电子工程学院输配电系统研究所副所长。IEEE-PES能源互联网技术委员会(中国)综合需求响应工作组召集人、中国电机工程学会分布式发电及智能配电专委会分布式电源与微电网学组委员、CIRED WG 2018-1(电动汽车并网融合)工作组成员。过去5年共主持国家自然科学基金、国家重点研发计划及各类企事业单位科研项目10余项。获省部级科技进步奖3项，中国能源研究会能源创新奖3项，国家能源局软科学研究优秀成果奖1项。获得国家发明专利授权8项并实现工程转化1项，以第一/通讯作者发表SCI/EI检索论文40余篇，ESI高被引论文1篇。先后获得中国电工技术学会年度优秀论文奖、中国电机工程学会期刊优秀论文奖，多篇论文被中信所F5000顶尖学术论文库收录。《中国电机工程学报》、《电网技术》期刊优秀审稿人。主要研究领域：综合能源系统优化规划、信息物理社会系统建模与分析。

 往期回顾 

编辑：杨彪

审核：方彤

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