多能流能量管理的基础研究

Multi-energy flow is the key feature distinguishing from the power grid, no matter it is an integrated energy grid or energy Internet. It is time to study energy management for multi-energy flow, which is an important guarantee for the safe and efficient operation of multi-energy flow system. Research on energy management for multi-energy flow is still in its infancy at home and abroad. The three main challenges faced with multi-energy flow are: multiple-energy flow coupling, multi-time scale and multi-management body, which are still lack of systematic research and mature system. This project will carry out four contents as a systematic study: 1) multi-energy flow real-time modeling and state estimation, 2) multi-energy flow multi-time scale security analysis and security control, 3) multi-energy flow hybrid-time scale optimization and scheduling, 4) design, development and validation of multi-energy flow energy management system (EMS). Then this project will establish the theory and methods of energy management for multi-energy flow, develop multi-energy flow EMS, and validate it on actual multi-energy flow system. This project can improve the energy conservation, emission reduction and utilization of renewable energy, promote energy industry upgrading, and provide a new technic way for China's energy production and consumption revolution.

无论是综合能源网还是能源互联网，多能流是其区别于电网的关键特征。而多能流能量管理是其安全高效运行的重要保障，亟待研究。目前国内外在多能流能量管理方面的研究还处于起步阶段，主要面临三方面挑战：多能流耦合、多时间尺度和多管理主体，尚缺乏系统性的研究和成熟系统。本项目分4个方面开展系统性研究：（1）多能流实时建模与状态估计，（2）多能流多时间尺度安全分析与安全控制，（3）多能流混合时间尺度优化调度，（4）多能流能量管理系统（EMS）设计、开发和验证。进而构建多能流能量管理的理论和方法体系，研制多能流EMS系统，在实际多能流系统中获得验证。有利于促进节能减排和可再生能源利用，促进能源行业升级，为我国能源生产和消费革命提供一条新的技术途径。

电、热、冷、气耦合互补的多能流是能源互联网和综合能源系统区别于电网的关键特征，是国际前沿和热点。多能流能量管理是多能流系统安全高效运行的重要保障，主要面临三方面挑战：多能流耦合、多时间尺度和多管理主体。.项目围绕“多能流耦合、多时间尺度和多管理主体的能量管理”这个科学问题，采用跨学科交叉融合的技术路线，将传统电网能量管理问题拓展到包含电力、天然气和冷热等多能流系统的综合能量管理问题，构建了多能流能量管理的理论体系，突破了多能流能量管理的关键技术，提出了集中式和分布式的多能流网络稳态和动态状态估计方法，多能流多时间尺度综合安全分析与安全控制的概念、架构和方法，不考虑网络约束、考虑稳态网络模型、考虑动态网络模型的确定性和不确定性多能流优化调度方法，提出了多能流EMS功能架构和多能流EMS家族概念并进行开发，在多个企业、园区、城市等实际多能流项目中获得应用和验证。同时推动了国内外能源互联网技术领域的发展，开拓了统一能路新方向，在学术界和工业界产生了重要影响力。.知识产权方面，出版专著1本，发表/录用论文100篇（SCI44篇，EI53篇，北大核心23篇），申请国内发明专利49项（授权25项），美国专利5项，PCT专利2项，申请国内软件著作权7项。.人才培养方面，培养博士研究生10名（毕业3名）、硕士研究生9名（毕业7名），博士后2名（出站1名）。.学术交流方面，举办国际会议4个，国内会议2个，作特邀报告多个，海外访学交流4人次，项目负责人推动成立IEEE PES能源互联网协调委员会等国际组织并担任首届主席。.相关成果获得教育部自然科学一等奖（已公示）、中国电力科学技术进步二等奖，项目负责人均为第一完成人，并获得首届Energy Internet Pioneer Award、中国电力科学技术杰出贡献奖，入选IEEE Fellow。.项目发表了国际上首篇多能流能量管理论文，构建了多能流能量管理的理论体系和关键技术，开发了国内外首套多能流能量管理系统并示范应用，开创并引领了多能流能量管理新方向，实现了从纯电的能量管理到多能流综合能量管理的跨越，推动了能源互联网的发展，达成了前瞻性基础研究、跨学科交叉创新的目标，具有广阔的应用前景。