计及综合需求响应的综合能源系统优化运行方法研究

计及综合需求响应的综合能源系统优化运行方法研究

王翰林，洪诚程，唐修明

国网江苏省电力公司盐城供电分公司，江苏省盐城市，224100

摘要：综合能源系统是一种集成了多种能源形式（如电能、热能、冷能等）的能源系统，具有能源互联互通、能量高效利用等特点。当前，随着能源需求的增长和环境问题的日益突出，综合能源系统的优化运行方法备受关注。本文针对综合能源系统中的需求响应问题展开研究，旨在提出一种计及综合需求响应的优化运行方法。

关键词：计及综合需求响应；综合能源系统；运行方法

引言

综合能源系统优化运行对于提高新能源的消纳能力具有重要意义。新能源如风电和光伏发电具有间歇性和不确定性特点，给电力系统的平衡带来挑战。通过优化综合能源系统的运行，可以更好地适应新能源的出力特性，确保电力系统的稳定性，并最大限度地利用新能源资源。此外，优化综合能源系统的运行还可以帮助降低整个系统的运行成本，提升能源效率，推动社会的可持续发展，减少环境污染和温室气体排放，符合全球绿色发展的趋势和要求。

1综合能源系统概念与特点

综合能源系统是一种集成了多种能源形式（如电能、热能、冷能等）的能源系统，旨在实现能源互联互通、能量高效利用的目标。其核心在于将不同形式的能源进行整合和优化配置，以满足用户的多样化能源需求，并提高能源利用效率。综合能源系统具有以下几个显著特点：

综合能源系统具有多元能源形式。传统能源系统主要依赖于单一能源形式，如燃煤发电、石油加热等，而综合能源系统则将电能、热能、冷能等多种能源形式进行整合，形成一个多元能源结构，提高了系统的灵活性和适应性。

综合能源系统具有能源互联互通的特点。不同形式的能源之间可以进行能量转换和共享，在能源供需之间建立联系，实现能源的优化调度和利用。这种互联互通的机制有助于提高系统的能源利用效率，并降低能源浪费。

第三，综合能源系统具有能源多级利用的特点。能源在系统内可以进行多次有效利用，实现能源的梯级利用和循环利用。例如，余热发电技术可以利用工业余热发电，实现能源的二次利用，提高系统的能源利用效率。

综合能源系统还具有智能化管理和优化调度的特点。通过引入先进的智能控制技术和优化算法，可以实现对系统运行的实时监测和调度，提高系统的运行效率和稳定性。智能化管理还可以根据用户需求和环境条件进行动态调整，使系统运行更加灵活和高效。

2计及综合需求响应的综合能源系统优化运行方法研究

2.1基于综合需求响应的能源系统优化策略

综合能源系统的优化运行是一项复杂而重要的任务，其中基于综合需求响应的能源系统优化策略具有关键意义。需求响应作为一种有效的管理手段，可以调整用户的能源消费行为，实现能源供需平衡，降低系统运行成本，提高能源利用效率。

在能源系统的优化策略中，需求响应被视为一种灵活的机制，通过引导用户在高峰期间减少能源消耗，优化系统负荷曲线，从而降低系统运行的峰值负荷，减少能源浪费。这种策略不仅可以降低用户的能源成本，还可以提高系统的稳定性和可靠性。

基于综合需求响应的能源系统优化策略还可以促进新能源的消纳和利用。由于新能源具有间歇性和不确定性的特点，其大规模接入对电力系统的稳定性构成挑战。通过需求响应机制，用户可以根据实际情况调整能源消费模式，与新能源发电实现匹配，提高新能源的消纳能力，减少对传统能源的依赖。

另外，综合需求响应模型的构建是实现能源系统优化的关键。该模型应考虑用户需求、能源供应、环境条件等多方面因素，实现对综合需求响应的全面描述和分析。通过建立精准的需求响应模型，可以更好地预测用户行为，优化能源调度，提高系统运行的效率和稳定性。

2.2优化运行方法在实际案例中的应用

为了验证综合能源系统的优化运行方法的有效性和实用性，我们选择了一个实际案例进行应用和分析。该案例是一个典型的综合能源系统，涵盖了风电、光伏发电、储能设施、热电联供等多种能源形式和设备。通过对该案例系统的优化调度和设备运行进行模拟和仿真，我们可以评估优化运行方法在实际应用中的效果和价值。

我们基于综合需求响应模型对该案例系统进行了建模和描述。考虑到用户需求、能源供应、环境条件等多方面因素，我们对系统的能源流动、能源转化和能源利用进行了全面分析。通过对系统各个组成部分的特性和运行参数进行建模和优化，我们可以实现对系统整体运行的优化控制。

我们利用优化算法对系统的能源调度和设备运行进行了优化。通过动态规划、遗传算法等优化方法，我们可以实现系统在不同运行状态下的最优调度和控制。例如，在光伏发电出力较大时，可以通过储能设施存储多余电能；在风电出力不稳定时，可以通过热电联供设备提供稳定的能源供应。

我们对优化运行方法在实际案例中的应用效果进行了评估。通过仿真实验和对比分析，我们发现优化运行方法可以显著提高系统的能源利用效率，降低系统的运行成本，改善系统的环境性能。特别是在高峰期和低谷期的能源调度方面，优化运行方法可以更好地适应系统的运行需求，确保系统的稳定性和可靠性。

2.3综合需求响应下的能源系统模型构建

综合需求响应是综合能源系统优化运行中的关键环节，通过构建合理的能源系统模型，可以实现对用户需求、能源供应和环境条件等多方面因素的全面描述和分析。本节将重点介绍在综合需求响应下的能源系统模型构建方法。

为了准确描述用户需求，我们需要考虑到不同类型用户的能源消费特点和行为习惯。通过对历史数据的分析和预测模型的建立，可以实现对用户需求的有效预测，从而为能源系统的优化调度提供依据。同时，还可以考虑引入动态定价机制和激励措施，以引导用户在高峰期调整能源消耗模式，从而实现对用户需求的灵活响应。

能源供应方面的建模是能源系统模型构建的关键之一。考虑到综合能源系统中涉及到多种能源形式，如电能、热能、冷能等，我们需要建立相应的能源供应模型，包括能源生产、转换、储存和输送等环节。通过对能源供应链的建模和优化，可以实现能源的高效利用和灵活调配，确保能源系统的稳定运行。

在环境条件方面，我们需要考虑能源系统对环境的影响和环境对能源系统的影响。构建环境条件模型可以帮助评估能源系统的环境效益和生态影响，为能源系统的可持续发展提供支持。同时，还可以考虑引入环境保护指标和约束条件，以确保能源系统的运行符合环保要求和可持续发展的目标。

结语

总之，计及综合需求响应的综合能源系统优化运行方法是实现能源可持续发展的重要手段。通过采用多种优化方法和先进技术，可以提高综合能源系统的运行效率，降低能源成本，减少环境污染。在未来，随着科技的不断进步和人们对环保意识的提高，综合能源系统优化运行方法将得到更广泛的应用和发展。

参考文献

[1]栗然，孙帆，刘会兰，等．考虑能量特性差异的用户级综合能源系统混合时间尺度经济调度[J]．电网技术，2020，44(10)：3615-3624．

[2]梅建春，卫志农，张勇，等．电—气互联综合能源系统多时间尺度动态优化调度[J]．电力系统自动化，2021，42(13)：36-42．

[3]王成山，吕超贤，李鹏，李树泉，赵鲲鹏．园区型综合能源系统多时间尺度模型预测优化调度[J]．中国电机工程学报，2019，39(23)：6791-6803+7093．

[4]张钦，王锡凡，王建学，冯长有，刘林．电力市场下需求响应研究综述[J].电力系统自动化，2018(03)：97-106．

[5] 余晓丹，徐宪东，陈硕翼等．综合能源系统与能源互联网简述[J].电工技术学报，2019，31(01)：1-13．