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4 研究展望
4.1 综合能源系统的动态建模和仿真
当前围绕综合能源系统的建模大多是对各类设备的静态建模,对部分新型设备及各类能源耦合集成后系统的动态机理、控制规律和优化特性仍缺乏深入的研究,以至于在综合能源系统的规划设计、运行控制等方面均遇到一定的困难。虽然国内外已有研究人员开展了对综合能源系统的动态建模及仿真研究[60],但目前仍主要是围绕CHP/CCHP系统,较少考虑热泵、电制氢、冰蓄冷等更加高效、清洁的耦合形式,仿真的设备少且难以代表、仿真未来综合能源系统的典型形态和运行特性。因此,有必要构建含热泵、电制氢、冰蓄冷等新型设备的综合能源系统物理设备静态、动态模型集合,并开发适用于各类能源耦合综合能源系统的规划、运行仿真工具,以推动综合能源系统的科学研究和工程落地。
4.2 综合能源系统的投资收益评估机制
综合能源系统的规划建设将带动能源产业的发展和变革,相关项目从投资建设到生产运营的全过程都将对国民经济、能源生产和利用方式、环境等带来显著效益[61]。因此,有必要构建综合能源系统投资收益评估机制,设计科学的评估指标、方法和标准,对综合能源系统投资、建设、运行和效益进行系统科学的评估。同时,也应尽快制定、落实面向综合能源系统的财政补贴政策、税收减免政策、投融资政策和市场建设政策,为开展综合能源系统的投资收益评估提供明确的政策、市场环境。
4.3 考虑DR的综合能源协同控制与调度优化
当前,国内外在综合能源系统的控制调度与运行优化方面已经进行了较为丰富的研究,提出了一系列理论可行的电-热[62-64]、电-气[65]、电-热-冷[66]、电-气-热[67]、电-气-热-冷[68]等多种能源调度控制优化方法,为综合能源系统的调度控制提供了理论上的方法支撑。现有研究中综合能源系统调度模型的目标函数主要包括以下3类。
然而,现有研究较少考虑需求侧各类能源(demand response,DR)负荷的可调度性。事实上,DR的运用能够提高电、热、冷与天然气生产出力同各类能源负荷消费的匹配程度[69],提升系统运行效率,电力系统中DR的运用已经印证了这一点。因此,有必要深入挖掘需求侧电、热、气、冷负荷的调度价值,研究考虑需求侧各类负荷响应能力的综合能源协同控制与调度优化方法,从而实现各类能源资源的最优利用。
5 结论
随着新技术、新设备的不断发展和应用,综合能源系统的基本架构也在不断进步和衍变,其能够带来的经济、环境和社会效益也将日益明显。在我国综合能源系统理论研究不断深入和试点项目有序落地的背景下,开展综合能源系统建模仿真、运行优化与效益评价具备了良好的实施条件,是未来需要进一步深入研究的重点方向。基于本文对综合能源系统基本架构、独立型和耦合型设备单元的物理、经济建模及效益评价体系研究,旨在明确综合能源系统规划建设、运行控制的物理边界和效益情况,以期为相关项目落地和仿真平台研发提供参考和借鉴。
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