陈璐 孙一帆 顾玙 张俊岭
国网镇江供电公司 江苏省镇江市 212000
摘要：随着经济和各行各业的快速发展，能源是人类赖以生存和发展的基础，充分利用可再生能源、提高综合能源利用效率，是综合能源研究的热点。人们日益增长的美好生活需求促使能源行业的转变，从传统能源系统的高能耗与低效率转变为高能源效率的新型能源系统模式，人们习惯将这种新型模式称为“综合能源服务模式”。因此通过对电、气、热等综合能源系统的合理规划和运行优化控制，构建综合能源系统（integratedenergysystem，IES）是绿色环保、低碳发展的必然趋势，也是顺应能源互联网的必然产物。综合能源服务系统实现了信息流、能源流与业务流的融合，通过不同形式能源的综合配置进而改变未来的能源管理模式，实现能源利用效率低的高效性。
关键词：综合能源系统；多能互补；控制系统构建
引言
可再生能源的多能互补综合能源系统运行优化问题，提出了一种基于遗传算法的经济优化运行策略。考虑设备的动态效率，建立以系统日运行费用最低为优化目标的调度模型，并在设备容量约束和冷热电平衡约束下，得到系统设备出力的最优调度，获取用能优化策略。算例分析表明，通过调度系统内各个设备的运行方式和出力，可以有效地降低系统的运行费用，实现系统经济运行，可用于指导多能互补综合能源系统的优化运行。
1综合能源系统组成
根据创新基地的电负荷和冷热负荷需求现状以及供能的多样性，构建了一套综合能源系统。此系统以风力发电技术、太阳能发电技术、天然气分布式供能技术、空气及燃料电池等技术为主要的供能手段，建设、完善能源输配网和储能设施（包含电、热、冷储能），并配套建设智慧能源管理平台，构建一个完整的园区级能源互联网。综合能源系统的物理构成包括供配电系统、冷热电三联供系统、光伏系统、风机系统、储能系统、光储充系统、能耗监测系统以及消防与信息安全系统等。
2综合能源系统的关键技术
2.1能量梯级利用技术
能量梯级利用技术，是基于能源品位概念的“温度对口、梯级利用”技术。常见的低品位能源主要包括工业余热、生物质能、地热能、太阳能等能源，低品位能源利用技术主要有生物质热电联产技术、溴化锂吸收式热泵技术、有机朗肯循环发电技术、光伏光热一体化技术等。
2.2能源转换技术
综合能源系统的能源转换技术，是指将一次能源转变为二次能源的技术。其中的一次能源都是清洁能源，包括天然气等非可再生能源和生物质能、太阳能、风能等可再生能源；而二次能源中最具代表性的是电能，它是最清洁方便、用途最广的。其代表技术主要包括风电转换技术、光电转换技术和生物质气化技术、微型燃气轮机发电技术等。
2.3电能替代技术
电能替代技术主要包括以电代油、以电代气、以电代煤等电能替代相关技术，其可以使清洁能源在能源消费中的比例得到有效提升。近些年，电能替代技术在节能技术中的推广正在快速发展。其主要可通过电极锅炉、发热电缆、空气源热泵、中深层地热-干热岩供暖等实现。
3综合能源服务的发展趋势
3.1多元化合作
随着国家出台了一系列文件鼓励新型能源的开发与利用，推动能源供应结构向多元化发展、促进新业态发展、催生新型商业模式，将会出现出更多新业务、新模式、新合作的综合能源服务市场。未来综合能源技术会趋向于能源多元化、服务多元化以及用能方式多元化发展，通过信息产业和能源产业的融合，实现各类型分布式可再生电源、电网的协调优化控制，使得各种能源形式优化配置、互联互通，产生更多的消费商业合作模式。国内综合能源服务技术中，合作共享的生态系统尤为重要，通过运用战略合作、项目合资以及混改等方式，在建设运维、企业用电技术服务、分布式光伏建设、电力设施建设运维、能源资源综合利用、企业能效提升等一系列综合能源服务项目开展合作，联手传统能源企业、新能源企业、互联网企业等主体开拓市场，全面满足逐步提高的多元化用能需求，打通产业链上下游，实现优势互补、利益共享、风险共担，形成成熟的综合能源服务体系。
3.2规划模型构建
综合能源系统是一个相对来说比较复杂的系统，有多种能源耦合在一起，还有多类型设备需要协同，其规划较传统的能源单一的系统更为复杂。不同类型的设备，其差异化机理也要考虑在内。除此之外，还意味着因为扩大了优化的范围，潜在的组合数量是呈急剧上升态势的。此外，由于不同的能源品种供需特征不同，因此最大负荷出现的时间点也不同，互相之间还存在时序负荷特性的耦合关系，所有因素交织在一起，所以还需要进行多场景的平衡。在规划过程中，不仅要满足极端时刻，即预测一个最大负荷时刻和整体电量的平衡，还要将不同季节、不同时段的平衡作为约束嵌套在其中。
3.3系统级快速协调控制
各个设备级控制层原本是独立的，只有经过上层的控制层协调控制，各个设备控制层才能协调规划、优化运行、协同管理、交互响应和互补互济。这一层级的控制同样需要实时采集、快速响应。创新基地的系统级快速协调控制功能由DCS（分散控制系统）和专用的综合能源优化控制系统共同完成。DCS主要功能在于保证系统的安全稳定运行，包括顺序控制、系统级保护控制、稳态控制与紧急控制。如三联供系统可以实现仅供末端、仅蓄能、仅释能、边供末端边蓄能的几种模式切换，设备协调控制，电压稳定调节，离、并网模式切换，黑启动，过程平衡控制等，同时与PCS实现双向通信，接受下发指令调节，是设备级的上层控制层。创新基地采用的国产DCS-新华NetPACⅡ系列支持多种通信协议，增强了综合能源控制系统的可扩展性。DCS通过数据采集进行实时的策略计算与控制，满足100~1000ms等级的实时控制需求，支持组态式可视化编程，满足灵活控制需求。配置的历史站可以完成历史数据的收集和服务。历史数据站软件包包括历史数据、数据追忆、报警日志（含操作记录）、报表等，此功能便于数据的调取和分析研究。
3.4综合能源系统综合评价
对综合能源系统进行客观、准确的评价是衡量系统优越性和合理性的重要依据。但因其结构复杂，涉及的影响因素众多，评价结果容易出现偏差，因此在建立系统评价体系时确立全部评价指标的切入点和确定合适的评价方法十分重要。
结语
目前国内外对多能互补综合能源系统的概念、物理架构及相关模型已经进行了较为深入的研究，但已有研究大多是建立在系统设备的静态模型上，没有考虑负荷特性对设备运行效率的影响;其充分利用区域内丰富的可再生能源和未被利用的能源，以需求侧多元用能需求为出发点。其系统合理、科学的规划设计应充分考虑多种因素的影响，注重人性化服务，满足经济可行、结构合理等要求，从而促进其现代应用和发展。
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