1. 研究背景

多能互補網(wǎng)絡是未來能源系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。然而能源種類的多樣性、網(wǎng)絡動態(tài)的復雜性以及運行中的不確定因素，導致多能互補網(wǎng)絡運行分析及演化發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)。因此，急需研究多能互補網(wǎng)絡一體化建模方法，分析多能互補網(wǎng)絡跨時間尺度動力學特性及多能流交互機理;研究多能互補網(wǎng)絡演化過程模擬方法，分析其演化機理，預測多能互補網(wǎng)絡未來形態(tài)。

2. 研究現(xiàn)狀

目前，針對多能互補網(wǎng)絡已有大量研究，但仍存在一定局限性：1)在建模方面，大多局限于各系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)耦合模型簡單，暫態(tài)建模與多能流綜合優(yōu)化運行研究不足。2)在演化方面，主要依賴單目標優(yōu)化模型，難以考慮多主體利益的沖突;同時，最佳策略固定，難以揭示動態(tài)發(fā)展機制。3)在仿真方面，缺失對物理-經(jīng)濟(市場)耦合系統(tǒng)的仿真，難以實現(xiàn)由于新能源波動性、市場行為復雜性等因素導致海量仿真場景的快速計算。

3. 主要創(chuàng)新點

本文分析多能互補網(wǎng)絡運行與演化發(fā)展的關鍵技術，探討多能互補網(wǎng)絡中廣義最優(yōu)能流、運行調度和綜合能源市場(穩(wěn)態(tài)問題)、動態(tài)仿真與協(xié)調控制(暫態(tài)問題)、發(fā)展規(guī)劃和形態(tài)設計(演化問題)，為新一代綜合能源系統(tǒng)分析設計提供決策依據(jù)。

3.1 多能互補網(wǎng)絡建模分析

將多能互補耦合網(wǎng)絡抽象為廣義電路，建立廣義能流建模理論框架。然后，研究能量轉換設備耦合特性的準確建模方法，進而建立多能互補網(wǎng)絡的穩(wěn)態(tài)模型;針對多決策主體和不確定性，在工程博弈論框架下構建多能互補網(wǎng)絡的市場模型。最后，集成穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)模型，根據(jù)拓撲連接及信號傳遞關系建立接口方程，建立多種能源網(wǎng)絡暫穩(wěn)態(tài)一體化模型。

圖1 多能互補網(wǎng)絡建模框架

3.2多能互補網(wǎng)絡動態(tài)演化機理

首先，采用“關聯(lián)規(guī)則學習”等分析多能互補網(wǎng)絡演化的驅動因素;其次，基于“復制者動態(tài)”構建多能互補網(wǎng)絡演化的動力學模型;最后，利用“演化穩(wěn)定均衡”分析多能互補網(wǎng)絡演化的最佳終極形態(tài)。

圖2 多能互補網(wǎng)絡演化機理分析框架

3.3多能互補網(wǎng)絡仿真模擬技術

首先，基于多Agent構建多能互補系統(tǒng)仿真模擬平臺;其次，采用實際系統(tǒng)進行模型校正和平臺驗證;最后基于其解決多能互補典型工程問題，包括多能互補網(wǎng)絡規(guī)劃設計、市場運營機制、連鎖故障模擬及安全防御等。

圖3 多能互補網(wǎng)絡仿真模擬平臺框架

4. 結論

本文分析了多能互補網(wǎng)絡運行及動態(tài)演化的關鍵技術，從多能互補網(wǎng)絡建模、動態(tài)演化機理及仿真技術三個方面給出了多能互補網(wǎng)絡建模及動態(tài)演化機理的研究框架，可為多能互補網(wǎng)絡的相關研究提供參考。

梅生偉，李瑞，黃少偉，魏韡，張雪敏，盧強 .

多能互補網(wǎng)絡建模及動態(tài)演化機理初探[J].全球能源互聯(lián)網(wǎng)，2018,1(01)：10-22.

Mei Shengwei, Li Rui, Huang Shaowei, Wei Wei, Zhang Xuemin, Lu Qiang. Preliminary Investigation on the Modeling and Evolutionary Analytics of Multi-carrier Energy Systems[J].Journal of Global Energy Interconnection, 2018, 1(01):10-22.

作者：梅生偉1,2，李 瑞1，黃少偉1,2，魏 韡1，張雪敏1，盧強1

單位：1. 電力系統(tǒng)及發(fā)電設備控制和仿真國家重點實驗室(清華大學電機系);2. 青海大學啟迪新能源學院