面向多能源互联的区域综合能源系统动态协同优化运行技术研究

Integrated community energy system (ICES) is an important developing direction for future energy utilization，which is becoming more and more important in improving the energy efficiency and accommodating renewable energy. The research is focused on the key issues of the ICES efficient operation from three aspects including basic information awareness, hybrid-time scale dynamic collaborative operation dispatching model, and solving algorithm and the main research includes: 1) Build an awareness framework for the operation and explore the multi-time complementary characteristics of the ICES, 2) Build a hybrid-time scale dynamic collaborative operation dispatching model that includes the day-ahead optimal scheduling, the intra-day dynamic collaborative optimal dispatching, and the real-time feedback correction，and propose a day-ahead adaptive robust optimization model, an intra-day distributed model predictive control based on non-cooperative game, and a real-time feedback correction strategy based on incremental learning and multi-energy cooperation; 3) Study the reconfiguration and simplification strategy of this dispatching model, and propose the solution method based on robust optimization and game theory, mathematical programming, and intelligent optimization. The research achievements of this project will provide a theoretical foundation and technical guidance for the efficient and clean operation of the ICES.

区域综合能源系统是未来能源消费方式的重要发展方向，对提升能源的综合用能能效和可再生能源的消纳将发挥越来越重要的作用。本项目从系统运行基础信息感知、混合时间尺度动态协同优化调度模型及求解算法三个方面研究区域综合能源系统高效运行的关键问题，主要研究内容包括：1）构建系统运行基础信息感知框架，挖掘系统多时间互补特性；2）从日前调度、日内动态协调优化、实时反馈校正三个时间尺度，构建区域综合能源系统混合时间尺度动态协同优化调度模型，提出日前自适应鲁棒优化模型、日内非合作博弈的分布式模型预测控制动态协同优化模型及基于增量学习多能源协同实时反馈校正策略；3）提出该模型的重构与简化方法，在鲁棒优化及博弈论的框架下结合数学规划和智能优化技术，建立混合时间尺度动态协调优化调度模型的求解方法。本项目研究成果将为区域综合能源系统的高效、清洁运行提供重要的理论基础和技术支持。

随着综合能源系统的发展，区域综合能源系统已成为实现双碳战略目标的重要抓手和有效途径。本项目针对提升区域综合能源系统整体综合效率和可再生能源的消纳力这一问题，开展了面向多能源互联的区域综合能源系统领域的研究，完善相关理论与优化运行方法。项目的主要研究内容和完成情况包括：（1）建立了微型燃气轮机、燃气锅炉、储能设备等区域综合能源系统核心设备模型和多能源网络间的网络特性模型，并分析了核心设备交互转换特性，构建了区域综合能源系统运行基础信息感知框架。（2）提出了可再生能源配额制下多园区综合能源系统优化调度模型；提出了考虑源、荷不确定性的工业园区电-气互联综合能源系统模糊优化调度模型；提出了区域综合能源系统混合时间尺度动态协调优化调度模型。（3）采用模糊隶属度参数来表征新能源及负荷的不确定度，并利用三角形模糊优化方法求解构建的考虑源、荷不确定性的工业园区电-气互联综合能源系统模糊优化调度模型；建立了两阶段优化调度框架，日内调度阶段，基于模型预测控制（MPC）优化日内可控设备出力及电网交互功率策略；日内实时调整阶段综合考虑可再生能源及负荷的实时预测误差，动态调整日内调度策略，求解所提出的区域综合能源系统混合时间尺度动态协调优化调度模型。（4）结合可再生能源配额制、碳排放权交易和绿色证书等相关政策对能源领域发展的影响，提出了含绿色证书跨链交易的综合能源系统运行优化模型；提出了含碳-绿色证书联合交易机制的综合能源系统日前优化调度模型。相关研究成果可为区域综合能源系统的高效、清洁运行提供了理论支撑和决策依据。