1. 研究背景

多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)能源系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。然而能源種類的多樣性、網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)的復(fù)雜性以及運(yùn)行中的不確定因素，導(dǎo)致多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)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(bǔ)網(wǎng)絡(luò)一體化建模方法，分析多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)跨時(shí)間尺度動(dòng)力學(xué)特性及多能流交互機(jī)理;研究多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)演化過(guò)程模擬方法，分析其演化機(jī)理，預(yù)測(cè)多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)未來(lái)形態(tài)。

2. 研究現(xiàn)狀

目前，針對(duì)多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)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(jiǎn)單，暫態(tài)建模與多能流綜合優(yōu)化運(yùn)行研究不足。2)在演化方面，主要依賴單目標(biāo)優(yōu)化模型，難以考慮多主體利益的沖突;同時(shí)，最佳策略固定，難以揭示動(dòng)態(tài)發(fā)展機(jī)制。3)在仿真方面，缺失對(duì)物理-經(jīng)濟(jì)(市場(chǎng))耦合系統(tǒng)的仿真，難以實(shí)現(xiàn)由于新能源波動(dòng)性、市場(chǎng)行為復(fù)雜性等因素導(dǎo)致海量仿真場(chǎng)景的快速計(jì)算。

3. 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

本文分析多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行與演化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，探討多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)中廣義最優(yōu)能流、運(yùn)行調(diào)度和綜合能源市場(chǎng)(穩(wěn)態(tài)問(wèn)題)、動(dòng)態(tài)仿真與協(xié)調(diào)控制(暫態(tài)問(wèn)題)、發(fā)展規(guī)劃和形態(tài)設(shè)計(jì)(演化問(wèn)題)，為新一代綜合能源系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)提供決策依據(jù)。

3.1 多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)建模分析

將多能互補(bǔ)耦合網(wǎng)絡(luò)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(zhuǎn)換設(shè)備耦合特性的準(zhǔn)確建模方法，進(jìn)而建立多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)態(tài)模型;針對(duì)多決策主體和不確定性，在工程博弈論框架下構(gòu)建多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)模型。最后，集成穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)模型，根據(jù)拓?fù)溥B接及信號(hào)傳遞關(guān)系建立接口方程，建立多種能源網(wǎng)絡(luò)暫穩(wěn)態(tài)一體化模型。

圖1 多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)建模框架

3.2多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)演化機(jī)理

首先，采用“關(guān)聯(lián)規(guī)則學(xué)習(xí)”等分析多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)演化的驅(qū)動(dòng)因素;其次，基于“復(fù)制者動(dòng)態(tài)”構(gòu)建多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)演化的動(dòng)力學(xué)模型;最后，利用“演化穩(wěn)定均衡”分析多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)演化的最佳終極形態(tài)。

圖2 多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)演化機(jī)理分析框架

3.3多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)仿真模擬技術(shù)

首先，基于多Agent構(gòu)建多能互補(bǔ)系統(tǒng)仿真模擬平臺(tái);其次，采用實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行模型校正和平臺(tái)驗(yàn)證;最后基于其解決多能互補(bǔ)典型工程問(wèn)題，包括多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)、市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)制、連鎖故障模擬及安全防御等。

圖3 多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)仿真模擬平臺(tái)框架

4. 結(jié)論

本文分析了多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行及動(dòng)態(tài)演化的關(guān)鍵技術(shù)，從多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)建模、動(dòng)態(tài)演化機(jī)理及仿真技術(shù)三個(gè)方面給出了多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)建模及動(dòng)態(tài)演化機(jī)理的研究框架，可為多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究提供參考。

梅生偉，李瑞，黃少偉，魏韡，張雪敏，盧強(qiáng) .

多能互補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)建模及動(dòng)態(tài)演化機(jī)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(qiáng)1

單位：1. 電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(清華大學(xué)電機(jī)系);2. 青海大學(xué)啟迪新能源學(xué)院