綜合能源系統(tǒng)模型搭建與運行技術(shù)研究

張淵植

(中國大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司西北電力試驗研究院,陜西省 西安市 710021)

0 引言

人類社會在不斷發(fā)展,化石燃料利用和消費模式的弊端日漸凸顯,諸如全球變暖等,給世界經(jīng)濟(jì)運轉(zhuǎn)和環(huán)境帶來了極大的挑戰(zhàn)。圍繞這些困難和挑戰(zhàn),許多國家正在促進(jìn)能源高效化、清潔化利用,綜合能源系統(tǒng)(integrated energy system,IES)正在逐漸占據(jù)能源部門的競爭位置。RIFKIN[1]提出了Internet Energy概念[2];薛禹勝等提出,在物理層面上能源互聯(lián)網(wǎng)可以補充和整合多個能源系統(tǒng)[3-4],這對于提高能源的整體效率非常重要[5-6]。電力、熱能行業(yè)二氧化碳排放量占全國二氧化碳總排放量的30.5%[7],有著巨大的碳排放潛力。國家能源署于2016年正式發(fā)布了組織智能能源(能源互聯(lián)網(wǎng))試點項目[8]的通知,并于2017年公布了第一個試點項目。同年,北京科學(xué)技術(shù)協(xié)會舉辦了第一屆互聯(lián)網(wǎng)與電力系統(tǒng)集成IEEE會議[9];此后,國家能源局于2017年3月出臺了IES試點項目的通知,從而加速了IES市場的逐步開放。這些舉措為IES 在中國能源市場中的運行及交易提供了良好的政策支持。中國能源互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從概念討論階段發(fā)展到示范試點,并開始進(jìn)入規(guī)模應(yīng)用階段。能源互聯(lián)網(wǎng)特點之一就是多能流耦合[10-11]。

在傳統(tǒng)能源系統(tǒng)中,由不同公司管理和運營的各種能源系統(tǒng)(如電網(wǎng),天然氣網(wǎng),供熱網(wǎng)等)彼此相對獨立,能源之間的聯(lián)系并不緊密,能源效率通常較低。能源互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了各種能源的互聯(lián)互通、多能互補及源網(wǎng)荷儲協(xié)同[12],能源系統(tǒng)的整體效率和分布式能源的消納能力得到顯著改善。我國目前正處于能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段,盡管在能源發(fā)展方面取得了很多進(jìn)步,但也面臨著供需不匹配、環(huán)境破壞嚴(yán)重和技術(shù)相對落后[13-14]等問題。因此,由于考慮到不同能源領(lǐng)域的耦合、充分利用可再生能源、提高能效和減少二氧化碳排放[15],IES 成為了解決上述問題的最有效技術(shù)之一。IES使傳統(tǒng)化石燃料、電力、熱能、冷能和新能源在該領(lǐng)域得到有效整合,并在多種能源的聯(lián)合規(guī)劃、管理、優(yōu)化和互補方面發(fā)揮重要作用[16]。此外,它打破了現(xiàn)有各種異構(gòu)能源子系統(tǒng)之間的規(guī)劃和運行不同步且強耦合的模式特點,通過創(chuàng)新的管理模式和先進(jìn)的物理信息技術(shù)滿足了用戶的不同需求,從而提高了總體能效[17-18]。本文在諸多專家學(xué)者的研究基礎(chǔ)上對綜合能源系統(tǒng)模型搭建與運行技術(shù)進(jìn)行了綜述。

1 IES 簡介

廣義的IES是指在能源的生產(chǎn)、傳輸、存儲、配用等環(huán)節(jié)協(xié)同優(yōu)化而產(chǎn)生的源網(wǎng)荷儲銷系統(tǒng),由能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)、多種能源耦合環(huán)節(jié)和綜合能源終端環(huán)節(jié)構(gòu)成[19]。狹義的IES是將化石燃料、電力、燃?xì)?、?冷、氫氣、可再生能源等多種能源與各種社會公共服務(wù)有機結(jié)合,通過系統(tǒng)內(nèi)的優(yōu)化調(diào)度,實現(xiàn)多能互補、能源高效利用、用戶用能梯級化、社會公共服務(wù)便捷化的綜合系統(tǒng)[20]。

IES的核心是電能,通過整合多種能源,并且基于相關(guān)技術(shù)(如聯(lián)產(chǎn)技術(shù),能量轉(zhuǎn)換技術(shù)和可再生能源發(fā)電技術(shù)等)的不斷創(chuàng)新,使新的能源服務(wù)系統(tǒng)[6,21-23]可在能源生產(chǎn)、使用、儲存等領(lǐng)域進(jìn)行強有力的合作。IES中不同能源的動態(tài)性質(zhì)(例如電力、燃?xì)狻?冷能)各不相同,設(shè)備控制特性、網(wǎng)絡(luò)特性以及負(fù)載對調(diào)度命令的響應(yīng)差異很大,加上負(fù)荷預(yù)測的不確定性,使系統(tǒng)規(guī)劃變得困難。從本質(zhì)上來講,IES的運行是一個復(fù)雜的過程,是針對多種不同系統(tǒng)(電力、燃?xì)?、熱?、多個時間間隔(毫秒、分鐘、小時)和多個運行目標(biāo)(能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)性)的協(xié)同工作。

2 IES 多能流潮流

IES涉及電力系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)、熱力/冷系統(tǒng)

等多個能源系統(tǒng)。IES多能流潮流計算的研究主要圍繞多能流潮流建模和求解方法展開[24-25]。建模工作包括創(chuàng)建電氣、燃?xì)狻?冷能系統(tǒng)模型和聯(lián)接模型。建立電力模型系統(tǒng),文獻(xiàn)普遍采用交流潮流模型[26-27]和直流潮流模型[28-29]。天然氣系統(tǒng)建模方面,文獻(xiàn)[30]討論了天然氣系統(tǒng)的暫態(tài)潮流模型與計及了管存和壓力的穩(wěn)態(tài)潮流模型,文獻(xiàn)[31]采用忽略管存和壓力的天然氣系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流模型。熱力/冷系統(tǒng)建模方面,文獻(xiàn)[26]通過水力模型和熱力模型來描述熱力系統(tǒng)。耦合環(huán)節(jié)建模方面,文獻(xiàn)[27,32-34]考慮綜合能源系統(tǒng)中各個耦合環(huán)節(jié)的耦合作用。牛頓-拉夫遜法中的統(tǒng)一法[14]和分解法[35]是尋求求解思路的最常見方法。

2.1 IES 多能流潮流模型

多能流潮流模型可根據(jù)需求的不同采用不同的形式。本文從電力系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)、熱力/冷系統(tǒng)及耦合環(huán)節(jié)的功能和實現(xiàn)形式出發(fā),對IES多能流潮流模型做出如圖1的分類。

圖1 IES多能流潮流模型分類Fig.1 Classification of multi-energy flow calculation model in integrated energy system

2.1.1 電力系統(tǒng)模型

電力系統(tǒng)直流潮流模型[28-29]如式(1)—(3)所示。

式中:Pi為節(jié)點i注入的有功功率;θj為節(jié)點j的電壓相角;n為節(jié)點數(shù);和為電納矩陣元素;xij為支路ij的電抗。

電力系統(tǒng)交流潮流模型[26-27]如式(4)所示:

式中:P、Q為節(jié)點的有功功率、無功功率;Y為節(jié)點導(dǎo)納矩陣;*表示取共軛;U為節(jié)點電壓相量。

2.1.2 燃?xì)獍l(fā)電機模型

天然氣燃燒產(chǎn)生的熱能發(fā)電,是傳統(tǒng)能源發(fā)電的新技術(shù),與燃煤發(fā)電相比具有高效率、低成本、高可靠性和綠色環(huán)保等特點[36-38]。燃?xì)獍l(fā)電機穩(wěn)態(tài)暫態(tài)模型相同,模型如式(5)—(6)所示:

式中:QGG為燃?xì)獍l(fā)電機消耗的熱量;PGG為燃?xì)獍l(fā)電機發(fā)出的電功率;αGG、βGG和γGG為能量轉(zhuǎn)化效率系數(shù);ΓGG為天然氣的消耗量;LHV為天然氣的低熱值。

2.1.3 天然氣系統(tǒng)模型

1) 天然氣系統(tǒng)暫態(tài)潮流模型。

在天然氣瞬時氣流模型中,式(7)—(10)中的差分方程描述了天然氣管道的動態(tài)過程[39]:

式中:Z為天然氣的壓縮因數(shù)均值;R為氣體常量;T為天然氣的溫度均值;ρ0為標(biāo)準(zhǔn)天然氣密度;D為管道內(nèi)徑;v為天然氣在管道軸向上的速度;p為圓周率;x、t分別為空間維度、時間維度;K1、K2為暫態(tài)方程固定參數(shù)。

2) 計及管道管存的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型。

在天然氣穩(wěn)態(tài)模型中,計及管道管存的穩(wěn)態(tài)模型見式(11)—(14)。由圖2 所列天然氣管道圖可知,Fmn,t是mn管道在t時刻的第一次流動,Fnm,t是t時刻的最后一次流動,Lmn,t為管道m(xù)n在t時刻的管存量。

圖2 管存量示意圖Fig.2 Schematic diagram of line-pack of pipeline

式中:Fmn,t、Fnm,t分別為管道m(xù)n在t時刻的首端流量、末端流量;Lmn,t為管道m(xù)n在t時刻的管存量;Lmn,t-1為管道m(xù)n在t的上一時刻的管存量;πm,t為節(jié)點m在t時刻的壓力值;πn,t為節(jié)點n在t時刻的壓力值。

3) 忽略管存和壓力的天然氣系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流模型見式(15):

式中:Fmi,t為天然氣管道m(xù)i在t時刻的流量;Fin,t為天然氣管道in在t時刻的流量;為節(jié)點i在t時刻的氣負(fù)荷大小;yi,t為二進(jìn)制變量,yi,t=1 表示天然氣網(wǎng)絡(luò)節(jié)點i恢復(fù)供氣,yi,t=0表示天然氣網(wǎng)絡(luò)節(jié)點i未恢復(fù)供氣。

2.1.4 熱力/冷系統(tǒng)模型

熱力/冷系統(tǒng)模型包括水力模型和熱力/冷模型[23,40]。熱力系統(tǒng)模型與冷系統(tǒng)模型相似,本文以熱力系統(tǒng)模型為例進(jìn)行研究。

1) 水力模型。

熱水在移動過程中符合基本規(guī)則:

①連續(xù)流動,即從一個節(jié)點到另一個節(jié)點的流動是均勻的,如式(16);

②達(dá)到其超循環(huán)方程,即熱水壓力總損失0,如式(17)。

式中:A為熱網(wǎng)的節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)矩陣;m為管道流量向量;mnode為節(jié)點注入流量;M為熱網(wǎng)的回路-支路關(guān)聯(lián)矩陣;h為水的壓頭損失向量。

2) 熱力模型。

熱力模型包含式(19)—(21)的3個方程式:熱當(dāng)量、管道溫度下降當(dāng)量和節(jié)點溫度當(dāng)量。

式中:Ф為節(jié)點熱功率;Cp為水的比熱容;Ts和To分別為供熱溫度和輸出溫度;Tend、Tstart分別為管道終點、起點溫度;Ta為環(huán)境溫度;λ為管道單位長度傳熱系數(shù);L為管道的長度;m為管道的流量;min和mout分別為流入和流出節(jié)點的熱水流量;Tin和Tout分別為流入和流出節(jié)點的熱水溫度。

2.1.5 單個元件的耦合元件模型

1) 電轉(zhuǎn)氣(power to gas,P2G)模型。

P2G 技術(shù)將電力轉(zhuǎn)換為天然氣,以加強電力和天然氣系統(tǒng)之間的互聯(lián)性[22,38],模型如式(22):

式中:FP2G為P2G 設(shè)備生產(chǎn)出的天然氣流量;PP2G為P2G 設(shè)備消耗的電功率;μP2G為P2G 設(shè)備的轉(zhuǎn)化效率;LHV為天然氣的低熱值。

2) 吸收式制冷機模型。

溴化鋰制吸收式冷機是目前常用的吸收式制冷機。溴化鋰制冷機可將余熱轉(zhuǎn)化為制冷量[41]。模型如式(23):

式中:φIBAC(t)為時刻t時的制冷量;HIBAC為時刻t時的熱源熱量;CIBAC為吸收式制冷機的制冷系數(shù)。

3) 燃?xì)忮仩t模型。

天然氣鍋爐是天然氣系統(tǒng)與熱能系統(tǒng)之間的要素[41-42]。式(24)中所列燃?xì)忮仩t的天然氣消耗與熱能轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系:

式中:FGB為燃?xì)忮仩t消耗的天然氣流量;ηGB為燃?xì)忮仩t的熱值利用率;ФGB為燃?xì)忮仩t輸出的熱功率。

4) 熱泵、電鍋爐模型。

電能轉(zhuǎn)換為熱能需要熱泵和電力鍋爐作為基本元素。即電轉(zhuǎn)熱(power to heat,P2H)元件[23,43]。模型如式(25)—(26)。

式中:ηHP和ηEB分別為熱泵和電鍋爐的熱轉(zhuǎn)化效率;ФHP和PHP分別為熱泵的產(chǎn)熱功率和消耗的電功率;ФEB和PEB分別為電鍋爐的產(chǎn)熱功率和消耗的電功率。

2.1.6 基于能源集線器的耦合元件模型

能源集線器(energy hub,EH)概念由瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)的安德森教授提出,EH 簡化了電、氣、熱、冷系統(tǒng)間單個元件的耦合作用,通過一個矩陣來表述耦合關(guān)系,集成了多種類型能源(包括電、氣、熱、冷)間的相互轉(zhuǎn)化、分配和存儲[44-46]。簡單的電、氣、熱、冷IES的能源集線器模型架構(gòu)如圖3所示。

圖3 簡單能源集線器構(gòu)架Fig.3 Structure of energy hub

文獻(xiàn)[47]提出了一種基于5 層級EH 模型的IES多能耦合結(jié)構(gòu)用以處理多能耦合問題。其構(gòu)架如圖4所示。

圖中:Pin,f,t為化石能源在時刻t的輸入功率;Pin,e,t為時刻t電能的輸入功率;Pin,h,t為時刻t熱能的輸入功率;Pin,rn,t為時刻t可再生能源的輸入功率;Pout,e,t為供電的輸出功率;Pout,h,t為當(dāng)天熱的輸出功率;Pout,c,t為t時刻冷能的輸出功率。

圖4不考慮單個耦合元件的設(shè)備特性只考慮整體的輸入輸出作用。能源投入和產(chǎn)出之間的關(guān)系可在式(27)中反映出來:

圖4 基于5層級的EH 模型的綜合能源系統(tǒng)多能耦合結(jié)構(gòu)Fig.4 Multi-energy coupling structure of IES based on five-level EH model

式中:Pα、Lβ、Cαβ分別為能源集線器的輸入矩陣、輸出矩陣及輸入輸出之間的耦合系數(shù)矩陣;α表示電能e、天然氣g或熱能h;β表示電能e、熱能h或冷能c。

2.2 IES 多能流求解方法

基于牛頓-拉夫遜法,針對綜合能量系統(tǒng)中的多能量流的特定問題推導(dǎo)出了2種方法,即統(tǒng)一求解法[14]和分解求解法[35]。

2.2.1 統(tǒng)一求解法基本思想

將天然氣系統(tǒng)變量、熱力系統(tǒng)變量等用作基于交流網(wǎng)絡(luò)的潮流的擴展變量時,與電力系統(tǒng)變量統(tǒng)一求解。具體流程如圖5所示。

圖5 統(tǒng)一求解法流程圖Fig.5 Flowchart of integrated method

2.2.2 分解求解法基本思想

差異化系統(tǒng)會在迭代期間各自分解。電力系統(tǒng)方程求解時用PV 節(jié)點或PQ 節(jié)點描述燃?xì)?熱系統(tǒng);求解燃?xì)?熱系統(tǒng)時,用負(fù)荷節(jié)點描述其他節(jié)點。具體流程如圖6所示。

圖6 分解求解法流程圖Fig.6 Flowchart of decomposed method

3 IES 規(guī)劃理論

IES配置問題是一個復(fù)雜的問題,具有多個依賴項、多個目標(biāo),且為非線性、混合整數(shù)。而且它涉及多個系統(tǒng),如電、氣、熱、冷系統(tǒng);涉及多個時間尺度,如毫秒級、分鐘級、小時級;涉及多個運行目標(biāo),如能效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等。對于這樣復(fù)雜的對象,需要解決的主要技術(shù)難題是對設(shè)計方案的科學(xué)評估和選擇、不同能源之間互補替代方案的開發(fā)和使用以及從源網(wǎng)荷的所有類型能源的協(xié)調(diào)和優(yōu)化設(shè)計[48]。

3.1 IES 規(guī)劃應(yīng)考慮不確定因素

過去,每個能源系統(tǒng)的規(guī)劃僅關(guān)注當(dāng)局利益,而綜合能源系統(tǒng)涉及諸多部門,且存在復(fù)雜的耦合關(guān)系。因此IES 優(yōu)化需要在整體和局部間尋優(yōu)求解。在IES中,電源側(cè)有許多間歇性電源,負(fù)荷側(cè)負(fù)荷特性差異明顯。在規(guī)劃時,有必要考慮這些廣泛的不確定性造成的影響。此外,在制定計劃時,必須考慮安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、靈活等其他因素的影響。其中許多因素由于經(jīng)濟(jì)、政治和人文原因而增加了量化的難度。未來,IES投資者也將變得多樣化:綜合能源服務(wù)提供商可以是政府或用戶本身,也可以是由多個綜合能源服務(wù)商組成的綜合服務(wù)集合,并且運營模式更加復(fù)雜[49]。綜上所述,由于諸多的不確定因素會導(dǎo)致IES優(yōu)化工作的復(fù)雜度增加。

3.2 IES 規(guī)劃應(yīng)在空間和時間維度下協(xié)調(diào)優(yōu)化

IES是一個供能環(huán)節(jié)和用能環(huán)節(jié)種類繁多的綜合體。IES系統(tǒng)中存在著大量的形式各異的終端綜合能源單元,如微網(wǎng)、冷熱電聯(lián)產(chǎn)等。在優(yōu)化過程中,這些終端不僅要進(jìn)行自身優(yōu)化,還要與電力、燃?xì)狻崃ο到y(tǒng)互為支撐,來實現(xiàn)用戶的多樣性用能需求、提高綜合能源利用效率。對于空間維度,IES規(guī)劃是指能量鏈規(guī)劃、能量封閉單元規(guī)劃和三維聯(lián)合規(guī)劃。對于時間維,滾動時必須進(jìn)行調(diào)度[50]。不僅要考慮能源終端單元與供能網(wǎng)絡(luò)鏈之間耦合程度的變化,還需要兼顧長期目標(biāo)與短期利益之間的博弈。

3.3 IES 規(guī)劃需要考慮國情

IES規(guī)劃算法和IES模型必須考慮到我國能源生產(chǎn)和能源消耗的高度可逆分布,需要大容量遠(yuǎn)距離傳輸。國內(nèi)用戶對綜合能源的差異化需求要求在IES規(guī)劃過程中要設(shè)置不同的經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)和可選方案,還應(yīng)將不同地域地理、氣象環(huán)境的差異納入量化范圍[51]。同時在IES規(guī)劃過程中,要考慮規(guī)劃體量問題,要建設(shè)從鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域IES開始到小型城市IES再到中型、大型、特大型城市IES 規(guī)模的規(guī)劃模型。

4 IES 安全性分析

IES模型涵蓋多個子系統(tǒng)的物理模型和多種元件的耦合模型,IES的安全性問題相比于傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。隨著各種能源分系統(tǒng)之間的結(jié)合越來越多,同一分系統(tǒng)內(nèi)部的擾動造成的沖擊通過許多相互關(guān)聯(lián)的組成部分?jǐn)U散和傳播,從而增加了這些系統(tǒng)在運行過程中的風(fēng)險。目前單一的能源系統(tǒng)發(fā)生故障時的故障機制已基本掌握,而IES綜合了電、氣、冷、熱及分布式能源等多個能源耦合,由于系統(tǒng)間復(fù)雜的耦合關(guān)系,導(dǎo)致其故障傳播規(guī)律和故障機理不再如單個系統(tǒng)那般簡單化,IES的安全性分析更具挑戰(zhàn)。

目前關(guān)于IES的安全性已有安全評估、預(yù)防控制、魯棒優(yōu)化、攻擊策略研究等。文獻(xiàn)[52]研究了電力系統(tǒng)的連續(xù)事故模型,其中結(jié)合了天然氣系統(tǒng)中自發(fā)事故的作用力,并提出了一個在連續(xù)事故情況下評估系統(tǒng)安全性的指標(biāo)[53]。IES 安全性研究大多通過逐點校驗或通過安全約束來限制系統(tǒng)的運行方式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。具體的技術(shù)路線一般采用:對IES的穩(wěn)定性按時間尺度進(jìn)行劃分,取瞬態(tài)短期穩(wěn)定、中期穩(wěn)定和長期穩(wěn)定這幾個標(biāo)準(zhǔn);根據(jù)擾動類型分析IES的穩(wěn)定性,同時考慮到靜態(tài)、小擾動和大擾動的穩(wěn)定情景;進(jìn)行歸類總結(jié),得到IES綜合穩(wěn)定性的結(jié)論。

5 IES 市場化運營

綜合能源服務(wù)市場龐雜、細(xì)化的市場為數(shù)眾多,大體上可劃歸為3大類[54]。

1) 綜合能源服務(wù)實體化市場。它作為綜合能源服務(wù)市場的基礎(chǔ),可拆分為以下7個部分:一是綜合能源服務(wù)市場設(shè)備網(wǎng)層,包括傳輸和分配系統(tǒng)的投資、建設(shè)和運營微電網(wǎng)、區(qū)域集中供熱/供冷網(wǎng)、油氣管網(wǎng)等,為客戶提供多網(wǎng)絡(luò)、多品種、基礎(chǔ)性的能源輸配服務(wù),同時為其他能源服務(wù)業(yè)務(wù)的開展提供基礎(chǔ)設(shè)施支持;二是綜合能源服務(wù)市場節(jié)能層,為節(jié)約用能提供服務(wù);三是綜合能源服務(wù)市場儲能層,包括電力儲能、儲熱、儲冷、儲氫等的相關(guān)服務(wù);四是綜合能源服務(wù)市場輔助服務(wù)層,提供分布式能源開發(fā)、供應(yīng)服務(wù)市場和其他輔助服務(wù);五是綜合能源服務(wù)市場運營層,包括建成一體化集成的終端供能系統(tǒng)、多種異質(zhì)能源及儲能的多能互補系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源系統(tǒng)、微網(wǎng)為基礎(chǔ)的綜合能源系統(tǒng)等的投資、建設(shè)與運營服務(wù);六是綜合能源服務(wù)市場平臺層,建立一個綜合的智能資源服務(wù)市場及其智能資源服務(wù)平臺;七是綜合能源服務(wù)市場交易層,為能源集成商和用戶搭建橋梁。

2) 綜合能源金融服務(wù)市場。能源工業(yè)構(gòu)成了一國國家經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),能源融資服務(wù)存在于許多部門,包括能源的生產(chǎn)、分配、貯備和使用。在能源變革新時代發(fā)展背景下,能源投資服務(wù)需求進(jìn)一步增加,特別是能源綠色金融服務(wù)需求快速增長。能源行業(yè)的金融化是能源發(fā)展潮流和趨勢?？梢灶A(yù)期的是,未來我國能源金融服務(wù)市場具有相當(dāng)?shù)陌l(fā)展空間。

3) 綜合能源衍生服務(wù)市場。全社會能源衍生服務(wù)需求廣泛,現(xiàn)行政策下包括碳交易服務(wù)、能源技術(shù)交易服務(wù)等。

國際上現(xiàn)已投運的綜合能源服務(wù)市場受到兩個協(xié)會機構(gòu)的系統(tǒng)支持:受加拿大能源系統(tǒng)聯(lián)合會[55]支持的QUEST稀有礦業(yè)有限公司的碳捕集項目和受英聯(lián)邦基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)研究所[56](infrastructure transitions research consortium,ITRC)支持的研究項目。QUEST 著重深入研究了能源服務(wù)市場有效性評估、運作機制、政策影響等,開發(fā)了綜合能源模型(comprehensive input-output marketing share,CIMS)和共同平衡宏觀經(jīng)濟(jì)模型(general energy economic model,GEEM),以指導(dǎo)加拿大政府部門制定綜合能源政策。ITRC 考慮了綜合能源、交通、垃圾以及公共基礎(chǔ)類設(shè)施,探討了適合未來人類發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)架,同時建立評估體系,研發(fā)相應(yīng)計算的技術(shù)手段,為相關(guān)部門進(jìn)行決策提供依據(jù)。

6 結(jié)語

綜合能源系統(tǒng)代表了今后能源工業(yè)的趨勢,成為今后能源交互體系的經(jīng)典模式,并且已成為全球矚目的中心,以解決能源問題,研究工作將側(cè)重于先進(jìn)的能源技術(shù)。針對IES的關(guān)鍵技術(shù),本文討論了理論層面和技術(shù)層面的研究方向。

1) 理論研究上,主要涉及理論建模、多能流潮流計算,從多角度對IES建模方法進(jìn)行了研究,分析了多能流潮流的計算方法。理論層面為后續(xù)技術(shù)研究工作的開展奠定基礎(chǔ)。

2) 技術(shù)應(yīng)用上,從多個角度分析了IES規(guī)劃與優(yōu)化、IES安全性分析及IES市場化運營方案,對技術(shù)層面國內(nèi)外現(xiàn)有的方案進(jìn)行了闡述,并對新技術(shù)的發(fā)展做出了預(yù)測。

IES相關(guān)技術(shù)的深入研究將推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)大跨步發(fā)展,有利于實現(xiàn)IES 技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用,對其開展系統(tǒng)性研究具有重要意義。