多能互补综合能源系统

多能互补综合能源系统(以下简称综合能源系统)的核心是分布式能源及围绕其开展的区域能源供应，是一种将公共冷、热、电、燃气乃至水务整合在一起的形式。综合能源系统一方面通过实现多能源协同优化和互补提高可再生能源的利用率;另一方面通过实现能源梯级利用，提高能源的综合利用水平。​​​​​​​

1 背景

 中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施， 二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。

——2020年9月22日，在第七 十五届大会一般性辩论上发表重要讲话   

到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。

——2020年12月12日，在气候雄心峰会上通过视频发表题为《继往开来，开启应对气候变化新征程》的重要讲话

4 多能互补在综合能源系统中的关键问题

1）多能互补协同运行调度

多能互补的协同调度优化一直是这一领域研究的重点和关键，是系统规划和市场互动博弈的基础。通过多个系统的协同合作，实现区域系统的经济和能效目标，并促进区域新能源的大规模消纳。相反的，系统的耦合在取得效益增益的同时，故障后发生的影响范围和影响程度也会扩大，特别是对于不同时间尺度的系统来说，很容易发生故障传递，因此，对于多能互补的系统风险评估还需要进一步深入研究。

2）多能互补协同规划策略

对于多能互补的协同规划，规划场景构建与预测较传统的电力系统规划更加复杂，综合政策、市场、气象等重要信息，构建基于数据分析的规划场景。依据源荷互补特性划分互动集群，分别建立集群内源-荷-储优化配置模型和供能网络规划模型，并基于分解协调思想实现互动集群和互济网络的协同优化规划。在各场景下，通过冷热电负荷需求、规划问题不确定性及负荷可调潜力分析，计算用能需求的时空分布，据此确定规划策略。

3）考虑用能替代的综合需求响应

对多能互补系统，用户参与需求响应的手段不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。

4）热/电/气多能流计算

无论是在规划还是调度运行中，能流计算一直是多能系统静态分析的一个关键问题。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，需要建立电力-天然气系统的混合模型，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电/气/热耦合分析模块来实现，计算难度较小。

5）多能市场互动策略与交易机制

综合能源系统的多能互动参与主体主要包括园区综合能量管理中心、各类工业用户、居民用户、电动汽车、新能源、储能、热电冷联产系统等。各类主体在互动框架中扮演着不同的角色，根据自身的用电特性、风险偏好和响应潜力，响应电价信息和管理中心发布的可中断信息，调整自身负荷计划，从而达到柔性互动的目标。然多能主体众多，不同的用户利益诉求不同，其参与互动的目标也有所差异，因此一个能够吸引用户参加的健全的互动机制，应在一定程度上满足各个主体不同的利益目标，