綜合能源系統(tǒng)仿真模型

綜合能源系統(tǒng)仿真模型，一類(lèi)自下而上模型。對(duì)能源供應(yīng)和需求技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的描述，需求和技術(shù)的發(fā)展則作為模型外生的情景假設(shè)，情景假設(shè)通?；诩夹g(shù)模型和計(jì)量經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)做出。比較適合于中短期研究，豐富的技術(shù)信息有助于解釋大部分的能源需求。

化石能源的枯竭和環(huán)境日益惡化的雙重壓力下，綜合能源系統(tǒng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。綜合能源系統(tǒng)的相關(guān)研究已經(jīng)得到國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注，然而其可靠性評(píng)估研究仍處于起步階段。首先介紹了綜合能源系統(tǒng)的定義、典型結(jié)構(gòu)以及發(fā)展意義等，進(jìn)而對(duì)其可靠性評(píng)估的研究現(xiàn)狀及亟待解決的問(wèn)題進(jìn)行了歸納，最后圍繞亟待解決的問(wèn)題，從模型、算法及評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)3 個(gè)方面對(duì)綜合能源系統(tǒng)可靠性評(píng)估未來(lái)的研究方向進(jìn)行展望。

綜合能源系統(tǒng)涉及電、氣、冷/熱等多種不同的能源形式，各種能源形式在生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)及存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)中存在明顯的特性差異，同時(shí)它們之間還存在復(fù)雜的相互轉(zhuǎn)化和耦合關(guān)聯(lián)。此外，相對(duì)于傳統(tǒng)的單一供能系統(tǒng)，能源系統(tǒng)與信息通信技術(shù)的深度融合使得綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行模式發(fā)生顯著的變化。上述特性給綜合能源系統(tǒng)可靠性評(píng)估的建模、算法及評(píng)價(jià)指標(biāo)帶來(lái)了一系列的問(wèn)題，基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算以及機(jī)器學(xué)習(xí)的可靠性評(píng)估建模，充分利用信息流實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)準(zhǔn)確模擬和快速評(píng)估的可靠性評(píng)估算法，針對(duì)不同供能形式特性的可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系將是綜合能源系統(tǒng)可靠評(píng)估未來(lái)的研究方向。 2100433B

由于提高能源綜合利用率、促進(jìn)可再生能源開(kāi)發(fā)利用以及保證能源供應(yīng)安全可靠等一系列的優(yōu)勢(shì)，綜合能源系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)得到國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注，成為國(guó)際能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略研究方向。美國(guó)早在2001 年就提出了綜合能源系統(tǒng)的發(fā)展計(jì)劃，更于2007 年將綜合能源系統(tǒng)的研究上升到國(guó)家能源戰(zhàn)略的高度。歐洲和日本等70 余個(gè)地區(qū)和國(guó)家促進(jìn)能源可持續(xù)利用的角度，開(kāi)展了一系列的綜合能源系統(tǒng)研究計(jì)劃，并綜合能源系統(tǒng)的概念、運(yùn)行方式及經(jīng)濟(jì)性分析等方面的研究已取得了初步的成果。

相比國(guó)外，我國(guó)的綜合能源系統(tǒng)研究也已經(jīng)起步，并有一系列的研究成果發(fā)表。有研究人員將綜合能源系統(tǒng)的相關(guān)研究歸納為建模與仿真、規(guī)劃、運(yùn)行與優(yōu)化控制、安全性理論與方法、效益評(píng)估與運(yùn)營(yíng)機(jī)制等幾個(gè)方面，具體分析了國(guó)內(nèi)外綜合能源系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，針對(duì)我國(guó)綜合能源系統(tǒng)發(fā)展中面臨的一些問(wèn)題給出了相應(yīng)的建議，并指出我國(guó)綜合能源系統(tǒng)的研究發(fā)展是關(guān)乎國(guó)家能源安全、涉及國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略問(wèn)題。

由此可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)外綜合能源系統(tǒng)的相關(guān)研究已經(jīng)在綜合能源系統(tǒng)的概念和框架、多能流分析與計(jì)算、建模與仿真、規(guī)劃與運(yùn)行控制以及經(jīng)濟(jì)性分析與優(yōu)化等方面取得了初步的成果。然而，作為系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行的基礎(chǔ)，針對(duì)綜合能源系統(tǒng)可靠性評(píng)估的相關(guān)研究仍處于起步階段。

能源是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)的命脈。由于煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源不可再生，提高能源利用效率、開(kāi)發(fā)新能源、加強(qiáng)可再生能源綜合利用，就成為解決社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過(guò)程中日益凸顯的能源需求增長(zhǎng)與能源緊缺、能源利用與環(huán)境保護(hù)之間矛盾的必然選擇，在這樣的背景下，綜合能源系統(tǒng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。綜合能源系統(tǒng)是以電力系統(tǒng)為核心，打破供電、供氣、供冷、供熱等各種能源供應(yīng)系統(tǒng)單獨(dú)規(guī)劃、單獨(dú)設(shè)計(jì)和獨(dú)立運(yùn)行的既有模式，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)各類(lèi)能源的分配、轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)、消費(fèi)等環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)與優(yōu)化，充分利用可再生能源的新型區(qū)域能源供應(yīng)系統(tǒng)。

把針對(duì)一個(gè)地區(qū)、一個(gè)城市或者一個(gè)城鎮(zhèn)，在研究中計(jì)及電力、熱力、天然氣供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)及其耦合關(guān)聯(lián)，稱(chēng)之為區(qū)域或者城市綜合能源系統(tǒng)；如果更多關(guān)注分布式能源終端及其耦合關(guān)聯(lián)，則稱(chēng)為分布式綜合能源系統(tǒng)。

發(fā)展綜合能源系統(tǒng)對(duì)提高能源利用效率、促進(jìn)可再生能源開(kāi)發(fā)利用、提高國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施利用率和能源供應(yīng)安全具有十分重要的意義。

首先，通過(guò)電、氣、冷/熱等多種不同形式能源的供應(yīng)系統(tǒng)在生產(chǎn)和消費(fèi)等環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)規(guī)劃和運(yùn)行，綜合能源系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，有效提高能源綜合利用效率。例如利用燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)燃燒天然氣發(fā)電，對(duì)做功后的余熱進(jìn)一步回收，用來(lái)制冷、供暖和制備生活熱水，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的階梯利用，提高能源的綜合利用效率。

其次，綜合能源系統(tǒng)可以充分利用多種能源的時(shí)空耦合特性和互補(bǔ)替代性，彌補(bǔ)可再生能源具有明顯的間歇性和隨機(jī)波動(dòng)性等問(wèn)題，促進(jìn)可再生能源的開(kāi)發(fā)利用。例如，通過(guò)大量?jī)?chǔ)熱的方式消納可再生能源，采用可再生能源發(fā)電制氫等。

另外，以供電為核心，電、氣、冷/熱等供能系統(tǒng)本身存在緊密的耦合關(guān)聯(lián)，電能供應(yīng)的終端可能導(dǎo)致其他供能系統(tǒng)停運(yùn)，因此通過(guò)多個(gè)供能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)規(guī)劃和運(yùn)行，可以避免單純加大某一供能系統(tǒng)投入提高其安全系與自愈能力帶來(lái)的弊端，從而有效提高多種能源供應(yīng)的安全和可靠性。與現(xiàn)有的供電、供氣、供冷/熱一樣，安全、可靠、經(jīng)濟(jì)是人們對(duì)綜合能源系統(tǒng)最基本的要求。可靠性評(píng)估可以用定性或者定量的指標(biāo)反映系統(tǒng)的能源供應(yīng)中斷的風(fēng)險(xiǎn)水平，從而指導(dǎo)綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃、運(yùn)行等生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)能源供給的可靠性要求越來(lái)越高，綜合能源系統(tǒng)與電、氣、冷及熱等多種負(fù)荷在物理上直接相連，確保綜合能源系統(tǒng)的供能可靠性顯得尤為重要，開(kāi)展其可靠性評(píng)估研究具有十分重要的意義。