綜合能源系統(tǒng)相關(guān)研究-背景、關(guān)注及進(jìn)展

1綜合能源系統(tǒng)相關(guān)研究——背景、關(guān)注及進(jìn)展背景——綜合能源系統(tǒng)氫氣燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)甲烷化儲(chǔ)氣電力網(wǎng)絡(luò)能源傳輸網(wǎng)絡(luò) 能源配送網(wǎng)絡(luò)壓縮機(jī)熱力網(wǎng)絡(luò)壓力泵電力 燃?xì)?熱力 氫氣 能源耦合環(huán)節(jié)電力與燃?xì)?、熱力系統(tǒng)耦合日漸緊密，未來(lái)將形成以電力系統(tǒng)為核心的綜合能源系統(tǒng)燃?xì)怆姀SCHP儲(chǔ)熱熱泵P2G2綜合能源系統(tǒng)(IntegratedEnergySystem)：在規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行等過(guò)程中，對(duì)各種能源的產(chǎn)生、傳輸與分配(供能網(wǎng)絡(luò))、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、消費(fèi)、交易等環(huán)節(jié)實(shí)施有機(jī)協(xié)調(diào)與優(yōu)化，進(jìn)而形成的能源產(chǎn)供消一體化系統(tǒng)。能源互聯(lián)網(wǎng)(EnergyInternet)：以綜合能源系統(tǒng)為物理載體，深度融合智能化信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同能源的互通、互濟(jì)和即插即用的“類(lèi)互聯(lián)網(wǎng)型〞能源系統(tǒng)。兩者關(guān)系：IES是能源一次系統(tǒng)，EI是一二次融合系統(tǒng)。3背景——綜合能源系統(tǒng)與能源互聯(lián)網(wǎng)匯報(bào)內(nèi)容4背景與意義一該領(lǐng)域研究中面臨的一些挑戰(zhàn)二天津大學(xué)所做的一點(diǎn)工作三小結(jié)四一、研究背景與意義1、構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)，有助于可再生能源規(guī)模化開(kāi)發(fā)，有助于傳統(tǒng)一次能源利用效率提升，有助于實(shí)現(xiàn)社會(huì)能源可持續(xù)開(kāi)展。中國(guó)處于工業(yè)化/城鎮(zhèn)化的關(guān)鍵階段，能源消費(fèi)仍會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)5一、研究背景與意義1、構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)，有助于可再生能源規(guī)?；_(kāi)發(fā)，有助于傳統(tǒng)一次能源利用效率提升，有助于實(shí)現(xiàn)社會(huì)能源可持續(xù)開(kāi)展。2013年全國(guó)霾日數(shù)分布6我國(guó)能源利用率和可再生能源占比均低 6億人受持續(xù)性霧霾天氣影響我國(guó)的能源利用效率亟待提高！一、研究背景與意義1、構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)，有助于可再生能源規(guī)?；_(kāi)發(fā)，有助于傳統(tǒng)一次能源利用效率提升，有助于實(shí)現(xiàn)社會(huì)能源可持續(xù)開(kāi)展。太陽(yáng)能發(fā)電:

2016年中國(guó)的太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量突破77.9(+34.5)GW，約占當(dāng)年全球裝機(jī)的25.3%；約是2005年裝機(jī)容量的156倍。我國(guó)的可再生能源開(kāi)發(fā)規(guī)模和速度舉世矚目7一、研究背景與意義1、構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)，有助于可再生能源規(guī)?；_(kāi)發(fā)，有助于傳統(tǒng)一次能源利用效率提升，有助于實(shí)現(xiàn)社會(huì)能源可持續(xù)開(kāi)展。風(fēng)電:2016年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量168.73

GW，是2005年1.25GW的135倍。我國(guó)的可再生能源開(kāi)發(fā)規(guī)模和速度舉世矚目8能量損耗地?zé)嵘唐飞?/p>

就地的生物燃料 燃料天然氣、丙烷和液體燃料熱能存儲(chǔ)熱電聯(lián)產(chǎn)電能向電網(wǎng)出售太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)熱新型燃料汽車(chē)電能存儲(chǔ)買(mǎi)購(gòu)

其的

他能

能源

源僅電能熱水僅燃?xì)饣蛞后w燃料冰箱和建筑制冷

終端用戶(hù)建筑用熱一、研究背景與意義11各類(lèi)能源的階梯利用大量分布式可再生能源并網(wǎng)大規(guī)模光伏、風(fēng)電等可再生能源發(fā)電并網(wǎng)提高能源利用效率可再生能源規(guī)模開(kāi)發(fā)1、構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)，有助于可再生能源規(guī)?；_(kāi)發(fā)，有助于傳統(tǒng)一次能源利用效率提升，有助于實(shí)現(xiàn)社會(huì)能源可持續(xù)開(kāi)展。建設(shè)綜合能源系統(tǒng)社會(huì)供能可持續(xù)性和平安性能量的遠(yuǎn)距離高效經(jīng)濟(jì)傳輸能源供應(yīng)的可持續(xù)性能源間 減少溫室氣互聯(lián)互 體排放和環(huán)濟(jì)互通 境污染制冷機(jī)蓄水箱蓄熱地源熱泵蓄冷冷熱交換多能互補(bǔ)協(xié)調(diào)高滲透率可再生能源能源調(diào)度和監(jiān)控冷熱電三聯(lián)供電力驅(qū)動(dòng)電力轉(zhuǎn)供蓄熱多源虛擬儲(chǔ)能需求側(cè)響應(yīng)信息交互信息交互市電一、研究背景與意義2、有利于提高社會(huì)供能系統(tǒng)的平安性和自愈能力，有利于增強(qiáng)人類(lèi)社會(huì)抵御自然災(zāi)害能力，對(duì)保證國(guó)家平安也有重大意義。終端能源單元與大能源網(wǎng)互為補(bǔ)充，提高系統(tǒng)運(yùn)行平安性；降低通過(guò)加強(qiáng)單一能源系統(tǒng)所面臨的高本錢(qián)高投入。12一、研究背景與意義3、有利于提高社會(huì)供能系統(tǒng)根底設(shè)施的利用率，有利于提高社會(huì)資金利用率，有利于節(jié)約型社會(huì)的構(gòu)建。供電、供氣、供熱/冷系統(tǒng)負(fù)荷需求均存在明顯峰谷交錯(cuò)現(xiàn)象，目前各供能系統(tǒng)只按各自頂峰負(fù)荷設(shè)計(jì)，已造成設(shè)備利用率低下并加大了供能系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用。11可通過(guò)不同能源系統(tǒng)之間的有機(jī)協(xié)調(diào)與密切配合，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)能源負(fù)載的移峰填谷，提高對(duì)應(yīng)能源供用系統(tǒng)的設(shè)備利用率水平。一、研究背景與意義4、綜合能源系統(tǒng)已成為國(guó)際上能源領(lǐng)域未來(lái)重要的戰(zhàn)略方向，開(kāi)展此項(xiàng)研究，有助于培育國(guó)家自主創(chuàng)新能力，有助于提升我國(guó)在能源技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)。1)美國(guó)DOE在2001年提出集成能源系統(tǒng)(IES)的開(kāi)展方案；美國(guó)于2007.12公布能源獨(dú)立和平安法(EISA)，要求社會(huì)主要供能(電力和天然氣)環(huán)節(jié)必須進(jìn)行能源協(xié)同規(guī)劃(IRP)；2009年智能電網(wǎng)列入國(guó)家戰(zhàn)略，終極目標(biāo)是在對(duì)電網(wǎng)改造根底上，構(gòu)建靈活應(yīng)變的智能能源系統(tǒng)。近期關(guān)注電力燃?xì)饩W(wǎng)合理配置……12一、研究背景與意義4、綜合能源系統(tǒng)已成為國(guó)際上能源領(lǐng)域未來(lái)重要的戰(zhàn)略方向，開(kāi)展此項(xiàng)研究，有助于培育國(guó)家自主創(chuàng)新能力，有助于提升我國(guó)在能源技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)。1)美國(guó)——電氣協(xié)調(diào)開(kāi)展(例1)事件回憶：AlisoCanyon為美國(guó)的第二大天然氣儲(chǔ)氣站，燃?xì)庑孤?，至，泄漏才徹底封堵。環(huán)境影響：大約10萬(wàn)噸天然氣泄漏(9.71萬(wàn)噸甲烷，0.73萬(wàn)噸乙烷)。衍生災(zāi)害：導(dǎo)致113口類(lèi)似儲(chǔ)井停運(yùn)，燃?xì)怆姀S出力缺乏減少210萬(wàn)千瓦?！l(fā)氣/電合理配比的討論Aliso

Canyon

Gas

Leak一、研究背景與意義4、綜合能源系統(tǒng)已成為國(guó)際上能源領(lǐng)域未來(lái)重要的戰(zhàn)略方向，開(kāi)展此項(xiàng)研究，有助于培育國(guó)家自主創(chuàng)新能力，有助于提升我國(guó)在能源技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)。1)美國(guó)——電氣協(xié)調(diào)開(kāi)展(例1)美國(guó)存在大量長(zhǎng)距離的州間輸氣管道；幾乎每條輸氣管道的不同節(jié)點(diǎn)都與燃?xì)怆姀S相連，當(dāng)燃?xì)怆姀S用于跟蹤可再生能源出力波動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致燃?xì)廨斎胴?fù)載頻繁變動(dòng)；未來(lái)PtG注入會(huì)加劇這一情況?！l(fā)燃?xì)怆姀S頻繁調(diào)控問(wèn)題16一、研究背景與意義4、綜合能源系統(tǒng)已成為國(guó)際上能源領(lǐng)域未來(lái)重要的戰(zhàn)略方向，開(kāi)展此項(xiàng)研究，有助于培育國(guó)家自主創(chuàng)新能力，有助于提升我國(guó)在能源技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)。2)加拿大國(guó)會(huì)2009.6審議通過(guò)助推能源協(xié)同開(kāi)展的法案“Combiningourenergies〞；2009.9內(nèi)閣能源委員會(huì)(CEM)公布實(shí)施了“Integratedcommunityenergysolutions:aroadmapforaction〞指導(dǎo)意見(jiàn)，建設(shè)ICES上升為國(guó)家戰(zhàn)略；大批研發(fā)和示范工程：EQuilibriumTM、CommunitiesInitiative、ecoENERGY等。17一、研究背景與意義4、綜合能源系統(tǒng)已成為國(guó)際上能源領(lǐng)域未來(lái)重要的戰(zhàn)略方向，開(kāi)展此項(xiàng)研究，有助于培育國(guó)家自主創(chuàng)新能力，有助于提升我國(guó)在能源技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)。3)歐洲諸國(guó)第五框架：DGTREN,ENERGIE,Microgrid等工程關(guān)注可再生能源、交通清潔化、多種能源協(xié)同和綜合能源等；第六框架：Microgrids&moremicrogrids第七框架：Trans-EuropeanNetworks，IntelligentEnergy。地平線(xiàn)2020：優(yōu)先領(lǐng)域三(社會(huì)挑戰(zhàn))，平安、清潔和高效能源-59.31億歐元；智能、綠色和綜合交通-63.39億歐元。18一、研究背景與意義4、綜合能源系統(tǒng)已成為國(guó)際上能源領(lǐng)域未來(lái)重要的戰(zhàn)略方向，開(kāi)展此項(xiàng)研究，有助于培育國(guó)家自主創(chuàng)新能力，有助于提升我國(guó)在能源技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)。歐洲諸國(guó)——法國(guó)PtG技術(shù)(例3)法國(guó)用電量多數(shù)來(lái)源于核電，可再生能源發(fā)電并網(wǎng)開(kāi)展迅猛。在夏季，法國(guó)出現(xiàn)電力的嚴(yán)重過(guò)剩。2011~2014年間，核電年均限電145TWh，約為核電發(fā)電量的35.5%；可再生能源進(jìn)一步加劇夏季過(guò)剩。一、研究背景與意義4、綜合能源系統(tǒng)已成為國(guó)際上能源領(lǐng)域未來(lái)重要的戰(zhàn)略方向，開(kāi)展此項(xiàng)研究，有助于培育國(guó)家自主創(chuàng)新能力，有助于提升我國(guó)在能源技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)。歐洲諸國(guó)——法國(guó)PtG技術(shù)(例3)利用過(guò)剩的電力，通過(guò)電解氣

H2I(直注)+H2M(氫驅(qū)動(dòng))+SNG(

合成甲烷)，共同解決電能過(guò)剩及降低碳排放等問(wèn)題。DScamman,

et

al,

Using

surplus

nuclear

powerforhydrogenmobilityand

power-to-gas

in

France,

Int.

Jof

Hydrogen

Energy,

2016,

41(24):10080-10089.一、研究背景與意義劃，同樣力推能源協(xié)同。4、綜合能源系統(tǒng)已成為國(guó)際上能源領(lǐng)域未來(lái)重要的戰(zhàn)略方向，開(kāi)展此項(xiàng)研究，有助于培育國(guó)家自主創(chuàng)新能力，有助于提升我國(guó)在能源技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)。3)歐洲諸國(guó)英國(guó)：自然基金委(EPSRC)先后啟動(dòng)了與之相關(guān)的HDPS、HiDEF、ITRC等工程，涉及能源與各類(lèi)根底設(shè)施協(xié)調(diào)開(kāi)展。法國(guó)：將核電與新能源結(jié)合，實(shí)現(xiàn)2050年零碳排放目標(biāo)。德國(guó)：環(huán)境(BMU)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)部(BM綜W合i)能源系統(tǒng)已成為國(guó)際能源領(lǐng)域自2011年提出的InternetofEnergy研究重計(jì)要的技術(shù)制高點(diǎn)和技術(shù)增長(zhǎng)點(diǎn)，將是21世紀(jì)能源工業(yè)重要開(kāi)展方向。22一、研究背景與意義5、綜合能源系統(tǒng)核心是智能化電力傳輸與分配網(wǎng)絡(luò)(智能電網(wǎng))。聚光發(fā)熱器發(fā)電光伏地源熱泵光伏蓄水箱蓄冷蓄熱制冷機(jī)冷熱交換冷熱電三聯(lián)供新能源發(fā)電系統(tǒng)傳統(tǒng)機(jī)組風(fēng)電場(chǎng)電力主干網(wǎng)DC微網(wǎng)DC配網(wǎng)AC配網(wǎng)ERERERERERDC微網(wǎng)ERER

ERERAC配網(wǎng)智能社區(qū)AC微網(wǎng)工業(yè)園區(qū)DC微網(wǎng)ERERERERER能量路由器能量路由技術(shù)能量緩沖技術(shù)能量管理技術(shù)能量IP

尋址技術(shù)能源互聯(lián)通信協(xié)議能源互聯(lián)組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)電是其他能源生產(chǎn)、傳輸?shù)谋匦枘茉?；很多能源需轉(zhuǎn)化為電來(lái)利用；智能電網(wǎng)與綜合能源系統(tǒng)的終極目標(biāo)是一致的。應(yīng)充分利用我國(guó)在智能電生物網(wǎng)質(zhì)

領(lǐng)域建20設(shè)成果，積極開(kāi)展綜合能源系統(tǒng)制冷機(jī)匯報(bào)內(nèi)容21背景與意義一該領(lǐng)域研究中面臨的一些挑戰(zhàn)二2.1--該領(lǐng)域存在哪些挑戰(zhàn)？2.2--哪些科學(xué)問(wèn)題值得我們關(guān)注？2.3—該領(lǐng)域技術(shù)的可行性和突破點(diǎn)？天津大學(xué)所做的一點(diǎn)工作三小結(jié)四二、面臨挑戰(zhàn)22挑戰(zhàn)一：思想觀念上的挑戰(zhàn)！當(dāng)諾基亞在塞班光輝下，疑心Android操作系統(tǒng)盈利模式和簡(jiǎn)陋的功能時(shí)，…...當(dāng)實(shí)體店內(nèi)的店員嘲笑街頭送快遞的小哥時(shí)，當(dāng)傳統(tǒng)銀行在疑心支付寶們能否生存時(shí)，……在傳統(tǒng)汽車(chē)廠商還在疑心新能源汽車(chē)時(shí)，……在傳統(tǒng)能源企業(yè)，還在疑心綜合能源系統(tǒng)方案是否可行時(shí)，接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么？挑戰(zhàn)二：體制機(jī)制上的挑戰(zhàn)！我國(guó)電力、燃?xì)?、供熱、石?石化、煤炭，都是行業(yè)獅子和老虎，彼此沒(méi)有合作的動(dòng)力？23二、面臨挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)三：技術(shù)領(lǐng)域的挑戰(zhàn)！系統(tǒng)建模：電/氣/熱多物理量如何統(tǒng)一建模、何時(shí)需統(tǒng)一建模；分析計(jì)算：多時(shí)標(biāo)性、多態(tài)性、多耦合性；優(yōu)化規(guī)劃：多能源需求、多用能主體、多投資主體、多方案抉擇…

…；運(yùn)行控制：如何實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行下能源優(yōu)化和故障情況下系統(tǒng)穩(wěn)定之間有機(jī)協(xié)調(diào)。24二、面臨挑戰(zhàn)匯報(bào)內(nèi)容25背景與意義一該領(lǐng)域研究中面臨的一些挑戰(zhàn)二天津大學(xué)所做的一點(diǎn)工作三小結(jié)四2.1--該領(lǐng)域存在哪些挑戰(zhàn)？2.2--哪些科學(xué)問(wèn)題值得我們關(guān)注？2.3--該領(lǐng)域技術(shù)的可行性和突破點(diǎn)？四二、面臨挑戰(zhàn)—關(guān)鍵技術(shù)支撐技術(shù)1：綜合能源(電力)系統(tǒng)的未來(lái)形態(tài)演化規(guī)律研究第一層次未來(lái)智能配用電系統(tǒng)的形態(tài)特征及演化規(guī)律26第二層次電/氣/冷/熱構(gòu)成的綜合能源系統(tǒng)形態(tài)特征及演化規(guī)律第三層次能源系統(tǒng)與社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施深度融合的形態(tài)特征規(guī)律二、面臨挑戰(zhàn)—關(guān)鍵技術(shù)支撐技術(shù)1：綜合能源(電力)系統(tǒng)的未來(lái)形態(tài)演化規(guī)律研究第二層次：電/氣/冷/熱構(gòu)成的綜合能源系統(tǒng)形態(tài)特征及演化規(guī)律27二、面臨挑戰(zhàn)—關(guān)鍵技術(shù)支撐技術(shù)1：綜合能源(電力)系統(tǒng)的未來(lái)形態(tài)演化規(guī)律研究第三層次：能源系統(tǒng)與社會(huì)根底設(shè)施深度融合的形態(tài)特征規(guī)律圖片來(lái)源：北極星配售電網(wǎng)

31二、面臨挑戰(zhàn)—關(guān)鍵技術(shù)支撐技術(shù)2：適用于綜合能源系統(tǒng)研究的建模和綜合仿真技術(shù)終端能源單元終端能源單元終端能源單元終端能源單元改進(jìn)EnergyHub改進(jìn)EnergyInterconnector終端能源單元源單元模型降維系統(tǒng)辨識(shí)分立模

型庫(kù)模型等值及特征表征PDAE模型GEHM模型動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)及參數(shù)邊界約束模型簡(jiǎn)化TDAE模型數(shù)字仿真慢動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)快動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)物理模擬綜合仿真A/DD/A實(shí)驗(yàn)TDAE和DAE模型的平安穩(wěn)定性理論考慮運(yùn)行約束的最優(yōu)潮流(OPF)研究

TDAE和DAE模型數(shù)字仿真理論與技術(shù)平安風(fēng)險(xiǎn)防控PDAE模型安全穩(wěn)定性理論連鎖故障機(jī)理

時(shí)標(biāo)分解物理信息電子表征故障控制措施運(yùn)行策略?xún)?yōu)化時(shí)標(biāo)解耦簡(jiǎn)化能源互補(bǔ)優(yōu)化多目標(biāo)優(yōu)化已有研究基礎(chǔ)數(shù)字仿真與物理模擬技術(shù)研究通用建模研究用戶(hù)側(cè)綜合能源系統(tǒng)終端能優(yōu)化規(guī)劃與運(yùn)行控制終端供能網(wǎng)絡(luò)時(shí)間復(fù)雜性

變化周期從納秒到數(shù)年，存在復(fù)雜延時(shí)空間復(fù)雜性

能源內(nèi)部?jī)?yōu)化與外部協(xié)調(diào)；大范圍互濟(jì)與局部?jī)?yōu)化消納行為復(fù)雜性

多態(tài)、不確定性、不連續(xù)、無(wú)法量化、剛性、時(shí)滯29二、面臨挑戰(zhàn)—關(guān)鍵技術(shù)支撐技術(shù)2：適用于綜合能源系統(tǒng)研究的建模和綜合仿真技術(shù)研究對(duì)象多能源聯(lián)合實(shí)時(shí)數(shù)字仿真多時(shí)標(biāo)/

強(qiáng)剛性/

強(qiáng)非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)

系統(tǒng)通用仿真模型電對(duì)熱外部

等值模型綜合

通用模型熱對(duì)電外部等值模型降維化簡(jiǎn)參數(shù)辨識(shí)動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)特征表征控制參數(shù)提取多能源集線(xiàn)器天然氣地?zé)?/p>

電力

電負(fù)荷

熱負(fù)荷

冷負(fù)荷

蓄電設(shè)備蓄熱設(shè)備冷熱轉(zhuǎn)化設(shè)備變壓器微燃機(jī)三聯(lián)供熱能轉(zhuǎn)化設(shè)備1 234多能源通用分析模型30二、面臨挑戰(zhàn)—關(guān)鍵技術(shù)支撐技術(shù)2：適用于綜合能源系統(tǒng)研究的建模和綜合仿真技術(shù)電氣系統(tǒng)數(shù)字模擬熱力系統(tǒng)數(shù)字模擬燃?xì)庀到y(tǒng)數(shù)字模擬電氣物理系統(tǒng)熱力物理系統(tǒng)燃?xì)馕锢硐到y(tǒng)信息總線(xiàn)技術(shù)組態(tài)實(shí)現(xiàn)技術(shù)多場(chǎng)景仿真數(shù)字物理接口技術(shù)31二、面臨挑戰(zhàn)—關(guān)鍵技術(shù)支撐技術(shù)3：綜合能源系統(tǒng)一體化的評(píng)估指標(biāo)體系和評(píng)估方法體系研究綜合能源系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系全面考慮各類(lèi)相關(guān)影響因素綜合能源系統(tǒng)一體化評(píng)價(jià)方法多耦合樹(shù)狀有向圖可量化因素(本錢(qián)/回報(bào)率)難以量化因素(用戶(hù)舒適度/滿(mǎn)意度)無(wú)法量化因素(社會(huì)效益/環(huán)境友好)平安性經(jīng)濟(jì)性能源利用效率用戶(hù)舒適性社會(huì)效益評(píng)估指標(biāo)及計(jì)算方法靈敏度分析方法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的信號(hào)傳遞技術(shù)多場(chǎng)景協(xié)同評(píng)價(jià)方法影響因素指標(biāo)體系指標(biāo)1

…

指標(biāo)k

…

指標(biāo)n

I級(jí)指標(biāo)II級(jí)指標(biāo)… …A1 i m 1 i m 1A A B B B C C Ci m… …… … … …… …a1

…

ai

…

aj

…

ak

…

b

…

b

…i jbk ci cj…

c

III級(jí)m

指標(biāo)獨(dú)立指標(biāo)耦合指標(biāo)32二、面臨挑戰(zhàn)—關(guān)鍵技術(shù)支撐技術(shù)4：有效滿(mǎn)足用戶(hù)多樣化需求，實(shí)現(xiàn)能源互補(bǔ)優(yōu)化的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃技術(shù)多時(shí)間尺度下的綜合能源之間的耦合特性時(shí)間 時(shí)標(biāo)序列 分解建模 技術(shù)用戶(hù)干預(yù)調(diào)整接口不同指標(biāo)間的互補(bǔ)替代規(guī)律攝動(dòng)技術(shù)靈敏度

分析季節(jié)交替用戶(hù)需求晝夜更迭外部環(huán)境變化能源互聯(lián)網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化規(guī)劃模型內(nèi)點(diǎn)法尋優(yōu)蒙特卡洛的

數(shù)值法枚舉解析不同工作模式下的運(yùn)行約束能源網(wǎng)運(yùn)行模式和調(diào)控策略全生命周期設(shè)計(jì)用能需求用戶(hù)心理無(wú)效干預(yù)減少增加調(diào)整能源時(shí)空耦合性和互補(bǔ)替代規(guī)律(提升效率)多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化方法(一體化設(shè)計(jì))用戶(hù)需求定制技術(shù)(用能多樣性需求)33二、面臨挑戰(zhàn)—關(guān)鍵技術(shù)37支撐技術(shù)4：有效滿(mǎn)足用戶(hù)多樣化需求，實(shí)現(xiàn)能源互補(bǔ)優(yōu)化的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃技術(shù)綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)方案，應(yīng)在滿(mǎn)足用戶(hù)用能需求根底上，實(shí)現(xiàn)能源-時(shí)空-指標(biāo)三個(gè)維度的有機(jī)統(tǒng)一。風(fēng)能熱能平安性經(jīng)濟(jì)性能量利用效率社會(huì)效益季節(jié)交替晝夜更迭天氣影響設(shè)計(jì)點(diǎn)A設(shè)計(jì)點(diǎn)B設(shè)計(jì)邊界設(shè)計(jì)邊界設(shè)計(jì)邊界指標(biāo)維度時(shí)空維度設(shè)計(jì)方案調(diào)整多能維度天然氣電能太陽(yáng)能不同特性和運(yùn)行規(guī)律優(yōu)化規(guī)劃目標(biāo)能量損耗35地?zé)嵘唐飞?/p>

就地的生物燃料 燃料天然氣、丙烷和液體燃料熱能存儲(chǔ)熱電聯(lián)產(chǎn)電能向電網(wǎng)出售太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)熱新型燃料汽車(chē)電能存儲(chǔ)購(gòu)買(mǎi)

其的

他能

能源

源僅電能冰箱和建筑制冷建筑用熱熱水僅燃?xì)饣蛞后w燃料終端用戶(hù)多種能源的互補(bǔ)協(xié)調(diào)與優(yōu)化技術(shù)(橫)：充分挖掘和利用不同能源之間的互補(bǔ)替代性；各類(lèi)能源在源-輸-

儲(chǔ)-荷各環(huán)節(jié)上的分層有序梯級(jí)優(yōu)化(縱)：能源利用效率最優(yōu)。二、面臨挑戰(zhàn)—關(guān)鍵技術(shù)支撐技術(shù)5：適用于綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行及平安控制技術(shù)運(yùn)行優(yōu)化(正常態(tài))控制技術(shù)。二、面臨挑戰(zhàn)—關(guān)鍵技術(shù)支撐技術(shù)5：適用于綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行及平安控制技術(shù)多態(tài)/多時(shí)標(biāo)/PDAE系統(tǒng)穩(wěn)定性：偏微分方程-微分方程(差分方程)-代數(shù)方程所構(gòu)建模型的穩(wěn)定性理論和分析技術(shù)；超高維/強(qiáng)非線(xiàn)性/復(fù)雜耦合系統(tǒng)的穩(wěn)定性：故障演變機(jī)理、連鎖故障開(kāi)展規(guī)律、故障有效預(yù)防及協(xié)調(diào)平安穩(wěn)定(故障態(tài))控制措施36二、面臨挑戰(zhàn)—關(guān)鍵技術(shù)支撐技術(shù)6：能源-信息系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化規(guī)劃技術(shù)研究能源網(wǎng)絡(luò)感知信息感知信息控制信息控制信息信息層物理層物理層信息層負(fù)荷分配狀態(tài)估計(jì)快

速

仿

真

與

模

擬負(fù)荷估計(jì)分布式能源輸出電/氣/冷/熱/氫多能源協(xié)調(diào)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與重構(gòu)故障定位、故障隔離與供電恢復(fù)故障機(jī)理分析預(yù)防負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)

據(jù)

平

臺(tái)量測(cè)數(shù)據(jù)

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)

運(yùn)行約束

環(huán)境數(shù)據(jù)其他應(yīng)用能源網(wǎng)中央控制系統(tǒng)能源-信息系統(tǒng)的高度耦合，將使得綜合能源系統(tǒng)形成一個(gè)復(fù)雜的典型CPS(Cyber-physicalsystem)系統(tǒng)。綜合能源系統(tǒng)的建設(shè)，既要考慮不同能源互通互濟(jì)的內(nèi)部需求，還要考慮信息系統(tǒng)與能源網(wǎng)絡(luò)間的相互耦合及信息系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)的外部需求。37二、面臨挑戰(zhàn)—關(guān)鍵技術(shù)支撐技術(shù)7：綜合能源系統(tǒng)與城市根底設(shè)施協(xié)同開(kāi)展技術(shù)研究智慧城市綜合能源數(shù)據(jù)效勞平臺(tái)能源 交通 市政…企業(yè)居民電力公司政府部門(mén)能源環(huán)節(jié)是城市的最根底設(shè)施，綜合能源系統(tǒng)是未來(lái)生態(tài)、智慧型城市的核心——城市建設(shè)需要綜合考慮能源環(huán)節(jié)；能源環(huán)節(jié)的規(guī)劃建設(shè)，與城市需求、定位、市政、交通等存在千絲萬(wàn)縷聯(lián)系——綜合能源系統(tǒng)建設(shè)綜合考慮城市需要。38應(yīng)將智慧城市研究與綜合能源系統(tǒng)的研究協(xié)同考慮，尋求協(xié)同開(kāi)展和優(yōu)化技術(shù)，支撐兩者協(xié)調(diào)開(kāi)展。匯報(bào)內(nèi)容39背景與意義一該領(lǐng)域研究中面臨的一些挑戰(zhàn)二天津大學(xué)所做的一點(diǎn)工作三小結(jié)四2.1--該領(lǐng)域存在哪些挑戰(zhàn)？2.2--哪些科學(xué)問(wèn)題值得我們關(guān)注？2.3--該領(lǐng)域技術(shù)的可行性和突破點(diǎn)？四油氣田企業(yè)綜合能源系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例大港油田是一個(gè)集石油及天然氣勘探、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、加工、能源效勞等功能為一體的國(guó)家特大型能源企業(yè)，是京津冀協(xié)同發(fā)展的重要能源基地，肩負(fù)著能源領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新革命的歷史使命。40二、面臨挑戰(zhàn)—應(yīng)用例子144油氣田企業(yè)在油氣(生)產(chǎn)-輸(送)-儲(chǔ)(存)-轉(zhuǎn)(換)-(使)用過(guò)程中，涉及電-氣-熱-水各類(lèi)能源形式，不同能源間存在時(shí)間和空間上的互補(bǔ)耦合關(guān)系，可通過(guò)彼此協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)整個(gè)能源系統(tǒng)優(yōu)化提升——具備構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)的物理要素和支撐條件。二、面臨挑戰(zhàn)—應(yīng)用例子14二、面臨挑戰(zhàn)—應(yīng)用例子2上海迪士尼樂(lè)園的能源供應(yīng)系統(tǒng)是一個(gè)典型的綜合能源系統(tǒng)，經(jīng)一年多的試運(yùn)行，其能源利用效率可達(dá)85.9%，取得很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。能源站：迪士尼園內(nèi)電力、熱力(冷熱)和壓縮空氣等各類(lèi)能源需求，全部由五臺(tái)GE公司的顏巴赫(Jenbacher)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)提供，

是一個(gè)典型的CCHP系統(tǒng)。5二、面臨挑戰(zhàn)—應(yīng)用例子43油田、迪士尼樂(lè)園只是綜合能源系統(tǒng)(能源互聯(lián)網(wǎng))技術(shù)應(yīng)用的兩個(gè)典型對(duì)象，與油田類(lèi)似的各類(lèi)化工企業(yè)、煤炭開(kāi)采及加工企業(yè)；與迪士尼類(lèi)似的具有多類(lèi)型能源需求的工業(yè)園區(qū)、大型商圈等，都是綜合能源系統(tǒng)技術(shù)目前可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的對(duì)象。此外，我國(guó)正處于農(nóng)村城鎮(zhèn)化改造的初期，可借此打造鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)的綜合能源供給系統(tǒng)。匯報(bào)內(nèi)容44背景與意義一該研究領(lǐng)域面臨的一些挑戰(zhàn)二天津大學(xué)所做的一點(diǎn)工作三小結(jié)四天津大學(xué)建設(shè)的示范工程及實(shí)驗(yàn)室廣東佛山CCHP微網(wǎng)工程天津中新生態(tài)城公屋展示中心微網(wǎng)工程北京金鳳科技園微網(wǎng)工程天津中心生態(tài)城動(dòng)漫城微網(wǎng)工程浙江東福山島孤立微網(wǎng)工程南京電力公司微網(wǎng)示范工程加拿大原住民微網(wǎng)示范工程云南昆明開(kāi)發(fā)區(qū)微網(wǎng)示范工程廣東深圳綜合儲(chǔ)能示范工程山東威海風(fēng)電接入微網(wǎng)示范工程河北廊坊風(fēng)電接入及新能源微網(wǎng)示范工程廣東風(fēng)電入網(wǎng)平安性分析廣東萬(wàn)山群島微網(wǎng)群示范工程海南島能源規(guī)劃與示范寧夏風(fēng)電分布式接入示范應(yīng)用示范研究示范工程浙江電科院微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室天津電力公司微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室云南電科院微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)蒙古微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室深圳電力公司交、直流微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室天津大學(xué)微網(wǎng)與綜合能源實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室45三、綜合能源系統(tǒng)—天大工作廣東佛山兆瓦級(jí)CCHP微網(wǎng)示范工程Foshan

Substation710734T2T110kVM1M2T3To

the

comprehensive

Building601602Loadsoffire

elevatorsand

emergent

lightsLM1LM2

Low-voltage

line

1A3C1C2A2A1MT#1Micro-Grid11DLLoads2DL~~~Cooling天津大學(xué)建設(shè)的示范工程及實(shí)驗(yàn)室Double-effectabsorption

chillerLoadsofthe

ExperimentalBuildingElectricair-

conditions

of

the

new

buildingCoolingLoads

ofthe

ComprehensiveBuildingCooling

Water

ConduitEffluentWaterInlet

WaterFuel

Control46Shiwan

SubstationLoadsLow-voltageline

2Electric

air-conditionsof

the

comprehensive

buildingCooling

Loads

oftheNew

BuildingEffluent

WaterInlet

Water三、綜合能源系統(tǒng)—天大工作天津大學(xué)建設(shè)的示范工程及實(shí)驗(yàn)室A1外電網(wǎng)1K330kW三相PV負(fù)載30kW阻性24kVar感性24kVar容性蓄電池儲(chǔ)能雙向逆變器鋰電池組30kW雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)模擬系統(tǒng)外電網(wǎng)3外電網(wǎng)25kW逆變器5kW單相光伏30kW

三相PV250kW飛輪儲(chǔ)能250kVA負(fù)載60kW阻性45kVar感性45kVar容性雙向逆變器100kWA5負(fù)載10kW阻性8kvar容性8kvar感性K1K2K410kW小型永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)機(jī)逆變器M1M2M3模式控制器F11F12F21F22F31F33柴油發(fā)電機(jī)

F61A6F32F62F41F42F51L1L2K31負(fù)載30kW阻性24kVar感性24kVar容性負(fù)載30kW阻性24kVar感性24kVar容性L(fǎng)M2LM3LM4LM5LM7LM8LM9電壓互感器電流互感器接地電阻A2A3A4B1B2

LM6B3B4B5B6

F71F72LM1F73F74Microgrid

AMicrogrid

BMicrogrid

CMicrogrid

AMicrogrid

C47浙江電科院微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室PVWind

turbineWind

simulation

systemBatteryMicrogrid

BPVDiesel

generatorFlywheelPVLithium

battery三、綜合能源系統(tǒng)—天大工作51天津大學(xué)建設(shè)的示范工程及實(shí)驗(yàn)室DC_BUS光伏陣列1能量流動(dòng)方向Switch1本地日常負(fù)荷I_pv1I_dieselI_load1I_wind1柴油發(fā)電機(jī)DC/DCAC/DC/AC

風(fēng)機(jī)1出力風(fēng)機(jī)2出力I_wind2AC/DC/AC光伏陣列2DCDCI_pv2海水淡化I_load2

Switch2I_lineDC/ACAC_BUS......蓄電池組2DC/DC蓄電池組1DC/DCI_battery1I_battery210kV浙江東福山島微網(wǎng)示范工程三、綜合能源系統(tǒng)—天大工作52天津大學(xué)建設(shè)的示范工程及實(shí)驗(yàn)室天津大學(xué)微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室三、綜合能源系統(tǒng)—天大工作53天津大學(xué)建設(shè)的示范工程及實(shí)驗(yàn)室垂直軸永磁風(fēng)機(jī)光伏電池陣列太陽(yáng)跟蹤式光伏水平軸永磁風(fēng)機(jī)單晶硅光儲(chǔ)系統(tǒng)智能家居小屋燃料電池小屋模擬線(xiàn)路超級(jí)電容鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)壓縮空氣三、綜合能源系統(tǒng)—天大工作天津大學(xué)濱海工業(yè)研究院綜合能源示范工程地?zé)帷驳芈窆堋忱錈峒婀┬蜔岜?150kW)太陽(yáng)能蓄水箱(10t)聚光發(fā)熱器(約200kW)溴化鋰制冷機(jī)(120kW)冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)(120kW)集/分水器天然氣冬季蓄熱夏季蓄冷冷熱電儲(chǔ)能(400kW-PCS)光伏發(fā)電系統(tǒng)(約1MW)供電網(wǎng)絡(luò)(市電)可調(diào)負(fù)荷電負(fù)荷冷熱負(fù)荷電能熱水冷水熱水(冬季)/冷水〔夏季〕光伏發(fā)電系統(tǒng)約605.8kWCCHP

120kW(150kW)地源熱泵135kW電儲(chǔ)能系統(tǒng)400kWh冷熱儲(chǔ)能系統(tǒng)約10t綜合能源系統(tǒng)配置方案精餾中心3#樓4#樓5#樓三、綜合能源系統(tǒng)—天大工作51三、綜合能源系統(tǒng)—天大工作屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)：605.88kWpCCHP：額定發(fā)電功率120kW，額定制冷功率150kW地源熱泵系統(tǒng)：制熱功率135kW，

制冷功率115.3kW太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)：制熱功率24

0

kW，

制冷130kW電池儲(chǔ)能系統(tǒng)：450kWh蓄熱系統(tǒng)：儲(chǔ)熱量875kWh，儲(chǔ)冷量262.5kWh天津大學(xué)濱海工業(yè)研究院高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)電/冷/熱負(fù)荷穩(wěn)定園區(qū)占地總面積約30.89萬(wàn)平方米園區(qū)建筑面積35.15萬(wàn)平方米主要建設(shè)內(nèi)容屋頂光伏冷熱電三聯(lián)供52電池儲(chǔ)能地源熱泵太陽(yáng)能光熱蓄熱罐三、綜合能源系統(tǒng)—天大工作示范工程分布式發(fā)電/制冷/制熱設(shè)備的組成及容量序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)容量1光伏發(fā)電系統(tǒng)(藍(lán)天太陽(yáng)能

PLT-255)峰值功率605.88kWp2CCHP機(jī)組(勝利動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)

120GF-PWT

YP03-LHD)額定發(fā)電功率120kW額定制冷功率150kW額定制熱功率120kW3地源熱泵系統(tǒng)(恒星冷凍機(jī)械制造有限公司

40STC-120WSE)制熱功率135kW制冷功率115.3kW4聚光發(fā)熱系統(tǒng)(皇明太陽(yáng)能

LPPCA47-1616)制熱功率240kW制冷功率130kW合計(jì)制冷工況下：1001.18kW；制熱工況下：1100.88kW153234三、綜合能源系統(tǒng)—天大工作示范工程綜合儲(chǔ)能設(shè)備的組成及容量序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)容量1儲(chǔ)能電池(南都電源動(dòng)力股份有限公司

6V250AH)450kWh2儲(chǔ)能變流器(陽(yáng)光電源)500kW3水蓄熱儲(chǔ)能系統(tǒng)(自制)儲(chǔ)熱量875kWh儲(chǔ)冷量262.5kWh合計(jì)儲(chǔ)熱工況下：1325kWh；儲(chǔ)冷工況下：712.5kWh25413三、綜合能源系統(tǒng)—天大工作示范工程系統(tǒng)總裝機(jī)超過(guò)1MW供能設(shè)備總裝機(jī)容量：1100.88kW(制冷工況1001.18kW)，儲(chǔ)能總量為1